Фамилия Матухлеев — редкая и неочевидная с точки зрения происхождения. На первый взгляд она кажется образованной от тюркского или арабского имени, но при детальном разборе выясняется, что её основа — славянская, а необычное звучание — результат диалектных изменений.

Ключ к разгадке — суффикс -еев. В русских фамилиях он появляется в двух случаях: либо от основ на -ей (Андрей → Андреев), либо от основ на -ий (Матухлий → Матухлиев, которое затем редуцировалось). Основа «Матухл-» восходит к каноническому имени Матфей (в просторечии Матвей). В южнорусских и украинских говорах имя Матвей часто произносили как Матухвей, а затем и Матухлий — с заменой «в» на «л» (явление, известное в диалектологии как ламбдаизм). Таким образом, Матухлеев — это вариант фамилии Матвеев, но прошедший через народную переделку.

Вторая, менее вероятная версия выводит фамилию из тюркского «матух» (слабый, вялый) или арабского «матух» (заблудший). Однако против этого говорит типично русский патронимический суффикс -еев: тюркские прозвища в русской среде обычно оформлялись суффиксом -ов (Матухов), а не -еев. Кроме того, фамилия не встречается в регионах с сильным тюркским влиянием (Поволжье, Кавказ), что косвенно подтверждает её славянское происхождение.

Географически фамилия тяготеет к югу России и востоку Украины. В дореволюционных метрических книгах носители Матухлеевы фиксировались в Курской, Воронежской губерниях и в Области Войска Донского. Это объяснимо: именно в этих краях диалектное произношение имени Матвей как Матухвей было особенно распространено.

Сословно предки-Матухлеевы, скорее всего, были государственными или помещичьими крестьянами — фамилия не дворянская и не купеческая, а образована от просторечной формы имени, что типично для непривилегированных слоёв. Встречаются однокоренные варианты: Матухлеевский (с польским оттенком), Матухленко (украинская форма) и просто Матухлин.