Фамилия Мотыжева — женская форма, а её мужской вариант — Мотыжев. В центре внимания здесь не столько корень, сколько редкий суффикс. В русских фамилиях на -ев обычно оказываются основы на мягкий согласный или на -й, но «Мотыж-» явно не подходит под это правило: основа твёрдая, на шипящий «ж». Чаще такие основы дают фамилии на -ов (ср. Ключов, Кирпичов), но здесь мы видим -ев. Это может указывать на то, что исходное слово произносилось с мягким «ж» (как в слове «вожжи» в некоторых говорах) либо что фамилия образована от прозвища, которое в диалекте звучало иначе, чем в литературном языке.

Сама основа «мотыж-» прозрачна: это «мотыга» — сельскохозяйственное орудие для рыхления почвы. Прозвище Мотыга давали человеку, который работал мотыгой, — скорее всего, огороднику, виноградарю или землепашцу, который обрабатывал землю вручную. В центральных русских губерниях мотыга была инструментом мелкого крестьянского хозяйства, а на юге — обязательным орудием бахчеводов и садоводов. Таким образом, предок носителя фамилии мог быть не просто крестьянином, а специалистом по прополке и окучиванию.

В словарях фамилия нечастотна. Её нет в массовых списках русских фамилий Унбегауна, но она встречается в переписях по Волгоградской, Ростовской и Воронежской областям — как раз в зоне интенсивного огородничества. Это косвенно подтверждает «ремесленную» версию происхождения.

Существует и менее вероятная гипотеза: связь с диалектным глаголом «мотыжить» — беспокойно двигаться, суетиться. В этом случае прозвище Мотыга могло относиться к непоседливому, вертлявому человеку. Но поскольку орудие труда — более естественный и частый источник прозвищ, чем отвлечённое качество, версия с земледельческим инструментом выглядит надёжнее.