Фамилия Матылова — женская форма, а её мужской вариант, Матылов, образован по стандартной восточнославянской модели с суффиксом -ов. Это значит, что в основе фамилии лежит прозвище или нецерковное имя Матыло. Такие имена на -ыло в древнерусской традиции часто давали по характерной черте поведения или внешности, причём суффикс придавал слову чуть пренебрежительный или шутливый оттенок (сравните: Грызло, Везло, Кисло).

Что именно означало слово «матыло» — вопрос открытый. Самая прямая версия отсылает к глаголу «матылять» или «мотылять» — в русских говорах это «мотать, качать, шатать». Человек с прозвищем Матыло мог получить его за неуклюжую, шаткую походку или за привычку мотать головой, суетиться. Вторая версия связывает фамилию с диалектным словом «мотыль» — так в некоторых регионах называли бабочку или мотылька. Тогда Матыло — прозвище лёгкого, суетливого человека, который «порхает» по жизни. Третья, менее вероятная, но возможная гипотеза — от тюркского имени или прозвища, где корень «мат» мог означать «сила, мощь», но в русской среде такое имя почти наверняка переосмыслили бы как исконное.

Фамилия Матылов встречается не повсеместно, а с заметной концентрацией в Пермском крае и в Кировской области. Это указывает на то, что прозвище бытовало в севернорусских и уральских говорах, где слово «матылять» было в ходу. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с похожими прозвищами, но конкретную дату появления фамилии Матылов установить сложно — как и у большинства «прозвищных» фамилий, она возникла стихийно в разных местах независимо.

Таким образом, фамилия Матылова, скорее всего, происходит от прозвища, данного за манеру поведения или походку. Её носительницей могла быть жена или дочь человека по прозвищу Матыло — может, неспешного или, наоборот, слишком суетливого, но точно запомнившегося окружающим своей характерной чертой.