Фамилия Мацилеев — одна из тех, где при внешней простоте скрывается неочевидная словообразовательная загадка. Если сразу перебирать стандартные модели, бросается в глаза суффикс -еев, который в русских фамилиях обычно указывает на происхождение от имени или прозвища на -ей (как Андреев от Андрей, Алексеев от Алексей). Но основы «Мацил» в церковных святцах нет, как нет и канонического имени Мацилей. Значит, перед нами либо адаптация чужого имени, либо прозвищная основа.

Вероятнее всего, фамилия восходит к крестильному имени Матфей (древнееврейское «дар Яхве»). В народной речи это имя давало множество производных форм: Матвей, Матюха, Матя, Мацей. Последняя форма — Мацей — типична для западнорусских и украинских говоров, где «ц» заменяло мягкое «т» (как в фамилии Мацеев). От Мацея через суффикс -ил- могло возникнуть обиходное прозвище Мацило, а от него — фамилия Мацилеев. Суффикс -ил- здесь играет роль уменьшительно-ласкательного или, реже, пренебрежительного: так образовывались внутрисемейные имена вроде Васька, Петрушка, Мацилка.

Вторая версия, менее распространённая, но имеющая право на существование, — связь с польским словом macić (мутить, баламутить). В таком случае прозвище Мацила мог получить человек беспокойный, заводной или хитрый. Но эта гипотеза слабее: для польских заимствований в русской фамилии чаще встречается суффикс -евич, а не -еев, и география фамилии Мацилеев тяготеет скорее к южнорусским и украинским областям, где имя Мацей было обычным.

Сословный состав носителей фамилии восстановить трудно — фамилия редкая, не попала в дореволюционные списки известных дворянских родов. Скорее всего, её носили крестьяне или мещане из регионов, где встречалось имя Мацей: это современные Брянская, Курская области, а также восток Украины. Встречаются варианты написания Мацилеев и Мацилеевъ (с твёрдым знаком в дореволюционной орфографии), но ударение, по аналогии с фамилиями на -еев, падает на третий слог: Мациле́ев.