Фамилия Матыжева — женская форма, а её мужской вариант — Матыжев. Чтобы понять её происхождение, нужно разобрать основу «Матыж». Самое вероятное объяснение: это диалектное или фонетически изменённое прозвище, связанное с глаголом «матыжить» или существительным «матыга». В южнорусских и украинских говорах «матыга» — это мотыга, орудие для рыхления земли. Соответственно, «матыжить» — работать мотыгой, обрабатывать почву. Прозвище Матыга (или Матыж) могли дать крестьянину, который особенно много или искусно работал мотыгой, либо же человеку с грубоватым, «тяжёлым» характером — по аналогии с этим инструментом.

Фамилия образована по типичной модели: к основе на твёрдый согласный (Матыж) добавился патронимический суффикс -ев, указывающий на принадлежность: «чей?» — Матыжев, то есть сын или потомок Матыжа. Суффикс -ев, а не -ов, появился из-за того, что в основе есть шипящий звук «ж» (по старой грамматической норме после шипящих и Ц писали -ев, а не -ов). Это стандартная восточнославянская модель, характерная для фамилий, возникших в среде крестьянства и городских низов в XVII–XIX веках.

Менее вероятная, но допустимая версия — связь с личным именем Матвей. В некоторых говорах имя Матвей могло приобрести форму Матый, а от неё через уменьшительный суффикс -ыж получилось бы прозвище Матыж. Однако эта цепочка сложнее, а прямое указание на орудие труда (мотыгу) лежит на поверхности и объясняет фамилию проще и правдоподобнее. Фамилия редкая, географически, скорее всего, тяготеет к южным областям России (Курская, Воронежская, Ростовская области) или к Украине, где слово «матыга» было в обиходе.