Фамилия Матрунецкая — яркий пример того, как географическое имя превратилось в родовое прозвище, а затем закрепилось в документах. Её основа — топоним Матрунец или Матрунцы. Так мог называться хутор, деревня или урочище, где жили первые носители фамилии. Само название селения, скорее всего, произошло от диалектного слова «матрун» — в некоторых говорах так называли матерого, крепкого человека или, наоборот, нерасторопного, медлительного. Вряд ли основа связана с женским именем Матрёна — для этого использовали бы другую модель (Матренин, Матренинский).

Суффикс -ецк- (в женском роде -ецкая) типичен для фамилий польского, украинского или белорусского происхождения. Он указывает на принадлежность к месту: «тот, кто родом из Матрунца». В русской традиции такой суффикс встречается реже, чаще у дворянских фамилий на -ский, но в данном случае речь идёт о крестьянском или мещанском роде, который переселился из одного села в другое и получил прозвище по прежнему месту жительства. Окончание -ая в Матрунецкая — это уже русская адаптация, характерная для фамилий жён или дочерей (например, в метрических книгах).

Географически фамилия тяготеет к западным регионам бывшей Российской империи: современная Беларусь, западная Украина, юго-запад России (Брянская, Смоленская области). В этих местах распространены названия с корнем «матрун-». Встречается она и в польских документах, где записывалась как Matruniecka. В XIX веке носители фамилии могли быть крестьянами или однодворцами — людьми, которые жили на границе сословий, несли сторожевую службу и имели землю.

Споров вокруг этимологии почти нет: версия с топонимом — самая прямая и подтверждается словообразовательной моделью. Менее вероятно, что фамилия произошла от прозвища «Матрунец» без географической привязки — в таком случае ожидался бы суффикс -ов (Матрунцев). Редкость фамилии (по современным данным, в России её носят не более нескольких сотен человек) говорит о том, что род был локальным, возможно, берёт начало из одного конкретного села.