Фамилия Матыченкова — женская форма от Матыченков, а та, в свою очередь, образована от мужского имени или прозвища Матыч. Основа здесь — «матыч», уменьшительное от «Матвей» (через форму Матюха — Матыч). В русских говорах, особенно южных и западных, звук «ю» нередко переходил в «ы»: Матюха превращался в Матыха, а Матюша — в Матыч. Так что самый прямой путь фамилии лежит от крестильного имени Матфей (в народной форме Матвей).

Суффикс «-енков» указывает на западнорусское или украинско-белорусское происхождение. В отличие от великорусского «-ов» (Матычов), модель на «-енко» и её производные «-енков» типичны для Слобожанщины, Черниговщины, Брянщины. Со временем, при переселении в центральные губернии России, окончание обрусело до «-ов», и Матыченко превратился в Матыченкова. В документах XIX века можно встретить оба варианта у одной семьи: в метриках — Матыченко, а в ревизских сказках — Матыченков.

Есть и менее вероятная версия — от прозвища Матыч, связанного с диалектным словом «матыч» (матерщина, сквернословие) или «матыга» (мотыга, орудие труда). Но в ономастике предпочтение отдают антропонимическому корню, а не нарицательному: фамилии от имени Матвей встречаются гораздо чаще, чем от орудий или ругательств.

Географически фамилия Матыченков (и Матыченкова) плотнее всего привязана к Курской, Белгородской и Воронежской областям — это зона, где смешивались русские и украинские говоры. Носители фамилии — потомки однодворцев или государственных крестьян, которые в XVII–XVIII веках осваивали южные рубежи. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано, что подтверждает её крестьянско-казацкие корни.