Фамилия Матыгулова — женская форма, образованная от мужской Матыгулов. Её основа восходит к тюркскому составному имени Матыгул, которое распространено у башкир, татар и других народов Поволжья и Приуралья. Первая часть, «маты», — диалектный вариант слова «батыр» (богатырь, храбрец) с характерным для некоторых тюркских говоров смягчением начального согласного. Вторая часть, «гул», — от персидского «гуль» (цветок, раб божий), которое в тюркских именах часто выступает как компонент со значением «слуга» или «преданный» (например, Аллагул — раб Аллаха). Таким образом, Матыгул можно перевести как «богатырь-слуга» или «храбрый раб (Божий)», что типично для мусульманских составных имён, где соединяются качества человека и его смирение перед Всевышним.

Фамилия образована по русской модели с патронимическим суффиксом -ов, который присоединялся к тюркским основам при оформлении фамилий в XVIII–XIX веках, когда башкиры и татары массово получали русские фамилии по отцу. Суффикс -а в женском варианте указывает на принадлежность роду Матыгуловых. Географически фамилия тяготеет к южным районам Башкортостана, Челябинской и Оренбургской областей — историческим землям башкирских племён, где имя Матыгул встречается в метрических книгах XIX века. Встречается и вариант написания с двумя «т» — Маттыгулов, что может отражать более энергичное произношение в отдельных говорах.

Слово «маты» как «батыр» встречается в башкирском эпосе и фольклоре, поэтому предки носителей фамилии могли быть из сословия батыров — воинов или уважаемых старейшин, чья храбрость и сила закрепились в родовом имени. Впрочем, не исключено, что прозвище Матыгул дали ребёнку с пожеланием вырасти смелым, но покорным воле Бога — распространённая практика у тюркских народов, где имя не просто называло, а программировало судьбу.