Фамилия Мотыцын — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от фамилий на -ов/-ев, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), или на -ин от имён на -а/-я (Ильин, Кузьмин), Мотыцын использует суффикс -ын, что указывает на основу, оканчивающуюся на твёрдый согласный, но с беглой гласной в корне. Если бы основа звучала как «Мотыц», фамилия по правилам русского языка приняла бы форму Мотыцов. Однако форма Мотыцын говорит о том, что в основе лежало слово «мотыца» или прозвище «Мотыца».

Самая вероятная версия связывает фамилию с диалектным словом «мотыца» — так в некоторых говорах называли мотыгу, сельскохозяйственное орудие для рыхления почвы. В этом случае прозвище Мотыца мог получить либо крестьянин, работавший мотыгой, либо человек, напоминавший этим орудием — например, сутулый или постоянно согнутый. В ономастике есть параллели: фамилии Мотыгин, Мотылёв, Мотырев — все они восходят к инструментам или насекомым и закреплялись за людьми по роду занятий или внешности.

Возможна и вторая, менее очевидная версия. В некоторых регионах «мотыцей» называли не только мотыгу, но и непоседливого, суетливого человека — от глагола «мотаться». Тогда Мотыцын — потомок прозвища Мотыца, данного за беспокойный характер. Эта гипотеза слабее: перенос названия инструмента на человека встречается чаще, чем отглагольное прозвище с таким суффиксом.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и центральным областям, где слово «мотыга» было в ходу. В переписях XVII–XVIII веков Мотыцыны не фигурируют как дворяне — скорее всего, это крестьянская или посадская фамилия, возникшая в среде земледельцев. Встречаемость крайне низкая: по данным современных справочников, носителей Мотыцыных в России не более нескольких сотен человек, и большинство живёт в Воронежской и Липецкой областях.

В написании возможна путаница с фамилией Мотыцин (через «и»), но это разные основы: вторая восходит к имени или прозвищу Мотыца (с мягким ц), а Мотыцын — к твёрдому ц. Различие в одну букву меняет всю словообразовательную модель.