Фамилия Матрошылов — редкая и морфологически прозрачная, но с неочевидной основой. Её модель — притяжательное прилагательное с суффиксом -ов, присоединённым к прозвищу или имени Матрошыл. Вопрос в том, что скрывается за этим корнем.

Самая прямая версия — связь со словом «матросить» в диалектном значении «мешкать, возиться, делать что-то неспешно». В русских говорах северо-запада и Поволжья глагол «матросить» означал «тянуть время, канителиться». От него могли образовать прозвище Матрошыл — медлительный, неторопливый человек. Суффикс -ыл в прозвищах (ср. копыл, тяпыл) типичен для имён по действию: Матрошыл — тот, кто матросит. Фамилия тогда — «сын Матрошыла», то есть потомок человека с таким прозвищем.

Вторая версия связывает основу с именем Матрос, но с искажением. В народной речи имя Матрос (от профессии) могло обрасти уменьшительным суффиксом -ыш (Матрыш, Матрош) и затем нарастить -ыл по аналогии с другими прозвищами. Однако такое словообразование — натяжка: суффикс -ыл редко присоединяют к уже уменьшительной форме. Правдоподобнее исходный глагол.

Географически фамилия почти не встречается в современных справочниках — ни в списках распространённых, ни в региональных словарях. Это указывает на узкое локальное бытование, возможно, в одной-двух деревнях. Носители могли быть крестьянами, получившими фамилию по прозвищу предка, которое со временем потеряло связь с исходным значением.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Матросов, Матросов — показывает, что Матрошылов стоит особняком. Если первые ясны по профессии, то вторая несёт отпечаток диалектной лексики и редкой модели. Для этимолога это пример того, как фамилия сохраняет слово, почти исчезнувшее из живого языка.