Фамилия Матюгин — один из тех случаев, когда за основу взяли не полное, а краткое народное имя. В основе лежит имя Матюга — уменьшительная форма от канонического крестильного имени Матвей (древнееврейское Маттафия — «дар Яхве»). В русской традиции имена с окончанием на -юга (Матюга, Митюга, Ванюга) воспринимались как просторечные, часто с оттенком фамильярности или пренебрежения, но именно из таких обиходных форм и рождались фамилии.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: «чей сын?» — Матюгин, то есть сын Матюги. Эта модель типична для центральных и северных русских земель, где фамилии на -ин и -ов вытеснили другие варианты. В отличие от южнорусских фамилий на -енко или украинских на -ук, Матюгин — чисто великорусская фамилия, и её география тяготеет к Поволжью и Вятке.

Интересна параллель с другими фамилиями того же корня: Матвеев, Матюшин, Матюхин. Матюгин стоит особняком — у него более редкий и архаичный суффикс -юг-, который в современном языке почти не образует новых имён. В старых писцовых книгах XVII века можно встретить крестьян и посадских людей с прозвищем Матюга — оно закреплялось за человеком, которого в быту звали именно так, а не официальным Матвеем.

Другой, менее вероятный вариант — связь с диалектным словом «матюга» (брань, сквернословие). Однако ономасты считают эту версию вторичной: прозвище от ругательства встречается реже, чем производное от имени, и в случае с Матюгиным нет устойчивых документальных подтверждений такой этимологии. Поэтому основную версию — от имени Матвей через Матюгу — можно считать доказанной.

По сословному составу фамилия не элитарная: в основном её носили крестьяне и мещане, что подтверждается данными ревизских сказок XIX века, где Матюгины часто записаны в государственных и помещичьих деревнях Вятской, Казанской и Костромской губерний.