Фамилия Матюнев образована от имени Матюня — просторечной, бытовой формы крестильного имени Матвей. В русской традиции имя Матвей (из древнееврейского Маттитьяху — «дар Яхве») давало множество производных форм: Матюха, Матюша, Матюня. Суффикс -ун- в основе Матюн- типичен для ласкательно-уменьшительных имён в северных и центральных говорах (сравните: Ванюня, Петюня). Притяжательный суффикс -ев указывает на принадлежность: Матюнев буквально означает «сын Матюни», то есть потомок человека, которого в быту звали Матюней.

Особенность этой фамилии — редкий тип форманта. Массовые фамилии на -ов/-ев образуются от полных или кратких имён (Матвеев, Матюхов), а Матюнев стоит особняком: её основа — не усечённая, а полная ласкательная форма с сохранением суффикса -ун-. Такие фамилии чаще встречаются в северных регионах России, где цокающие и «унижающие» суффиксы были особенно распространены. В документах XVII–XVIII веков Матюни нередко упоминаются среди крестьян и посадских людей Вологодчины и Архангелогородчины.

Вторая версия, менее вероятная, возводит фамилию к прозвищу Матюня — от диалектного глагола «матюнить» (ворчать, брюзжать). В говорах Псковской области это слово фиксируется с пометой «неодобрительное». Однако ономасты склоняются к имени как основе: прозвищная модель дала бы фамилию без суффикса -ев (например, Матюнин), а форма Матюнев чётко держится на патронимическом принципе.

По данным переписей XIX века, Матюневы концентрировались в Вятской и Пермской губерниях. В современной России фамилия остаётся малочисленной — порядка нескольких сотен носителей, преимущественно в Кировской области и Удмуртии. Сословного барьера у неё не было: Матюневы встречались и среди государственных крестьян, и среди мещан. Написание фамилии устойчивое: с буквой «ё» или «е» под ударением — оба варианта допустимы, хотя в паспортах чаще фиксируется «Матюнев» без точек.