Фамилия Матыгина — женская форма, а мужская, Матыгин, образована по самой распространённой в русском языке модели: от основы на согласный с помощью суффикса -ин. Такая модель типична для фамилий, возникших из прозвищ или имен, оканчивающихся на -а, -я. В основе фамилии лежит прозвище Матыга.

Слово «матыга» — диалектный вариант названия мотыги, сельскохозяйственного орудия для рыхления земли. В южнорусских говорах и украинском языке «мотика», «матыка» — то же самое. Прозвище Матыга могли дать человеку по роду занятий — земледельцу, огороднику, либо по внешнему сходству: например, сутулому или коренастому, «загнутому», как мотыга. Не исключено, что прозвище носило ироничный оттенок — так могли назвать работящего, но неловкого или упрямого человека.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Матыгин буквально означает «сын Матыги» или «из семьи Матыги». Фамилия фиксируется преимущественно в центральных и южных регионах России, где слово «матыга» было в ходу. Встречается она нечасто, что говорит о её локальном происхождении — скорее всего, от одного или нескольких родовых гнёзд.

Спорных версий у фамилии немного. Связь с тюркским «матыг» (крепкий, сильный) маловероятна: слово «матыга» исконно славянское, и прозвище явно бытовое, а не заимствованное. Ономастика (в частности, работы Б. Унбегауна) подтверждает, что фамилии от названий орудий труда — обычное дело: вспомните Топоров, Лопатин, Косырев. Матыгин стоит в том же ряду.

Таким образом, предки носителей фамилии Матыгина — скорее всего, крестьяне или ремесленники, чьё прозвище закрепилось за родом из-за связи с землёй или характерной черты. Фамилия недвусмысленная, без тайн, но с живой диалектной окраской.