Фамилия Матыхляев — редкий случай, где разбор упирается не в географию или прозвище, а в почти забытое слово. В её основе лежит «маты́хля» — так в псковских и тверских говорах называли неповоротливого, вялого человека, увальня. Слово это родственно глаголу «матыхаться» (качаться, шататься) и существительному «мотыль». Прозвище Матыхля давали либо медлительному от природы человеку, либо тому, кто ходил вразвалку, «разматыхайкой».

Фамилия образована по стандартной модели: прозвище + притяжательный суффикс -ев (после мягкого согласного «л»). Первоначально Матыхляев — «сын Матыхли» или «из семьи Матыхли». Суффикс -ев, а не -ов, указывает на то, что основа заканчивалась на мягкий согласный или шипящий, что подтверждает разговорное происхождение прозвища.

Географически фамилия тяготеет к северо-западу России. В дореволюционных переписях она фиксируется в основном в Псковской губернии, а также единично в соседних Новгородской и Тверской. Это логично: именно в этих краях диалектное слово «матыхля» было в ходу. За Уралом или в южных областях фамилия практически не встречается, что делает её маркером локального говора.

Сословный состав носителей — крестьянство. Фамилия недворянская, не духовная. В метрических книгах XIX века Матыхляевы значатся как государственные или помещичьи крестьяне, реже — мещане. Никакой связи с военной аристократией или купечеством нет: прозвище было бытовым, нелестным, а значит, закрепилось в среде, где ценили прямое слово.

Интересно, что фамилия избежала типичного для редких фамилий искажения. Она не перешла в Матыляев, Матыльев или Матюхляев — написание устойчиво. Это говорит о том, что письменная фиксация (церковные записи) произошла рано и в одном регионе, где слово «матыхля» было понятно и писарю, и носителю. Споров о происхождении почти нет: версия с диалектным прозвищем — единственная, подтверждённая словарями. Гипотеза о связи с тюркским «мат» или «матты» (крепкий) не выдерживает критики: суффикс -ев и мягкий согласный в основе исключают восточное влияние.