L'origine del cognome Mattei è italiana e si riconduce al titolo di nobili e patrizi. In particolare, la famiglia Mattei appartiene ad un ramo dei Papareschi residenti a Roma che, in periodi successivi, di distinse in tre distinti rami, tutti estinti: il ramo di Trastevere, il ramo di Pescara e, infine, quello originato da Muzio e Fabio. Da quest'ultimo, in particolare, discesero i duchi di Papaniga. L'etimologia del termine deriva dal latino Mattheus, con il significato di "appartenente a Matteo" o "figlio di Matteo". Nella storia del nome Mattei si annoverano numerosi cardinali e uomini illustri. In particolare, il ramo di Pescara diede origine ai duchi di Giove. A questi ultimi infatti appartenne infatti il noto palazzo Mattei di Giove a Roma, uno splendido esempio di barocco romano, in cui soggiornò anche Giacomo Leopardi. La madre del poeta era Adelaide Antici, appartenente alla nobile famiglia in cui i Mattei si estinsero. Un ramo dei Mattei di Roma è presente anche a Lecce. Il Crollanza fornisce notizie di un generale di Re Carlo D'Angiò, Giovanni Mattei, i cui discendenti furono gli stessi appartenenti al ramo di Roma.
Tra le varianti del cognome Mattei si possono annoverare Matteo, di Matteo, Mattia, De Matteis, De Matteo, Maffei. Quest'ultima variante deriva dal dialetto delle Tre Venezie ed indica il nome proprio di Matteo.
Nell'araldica cognomi, i Mattei avevano molti stemmi. In quello più noto, appartenente al ramo dei Mattei-Antici, compare un'aquila nera coronata d'oro, membrata e imbeccata. Vi compaiono inoltre quattro stelle. I colori sono argento e azzurro. L'azzurro è il colore del cielo e simboleggia fermezza e gloria. L'oro ha il simbolo della ricchezza e della fermezza nel comando. Le stelle indicano la strada sicura, le retta via.
Tra tutti i cognomi italiani, i Mattei sono diffusi soprattutto nel Lazio, la loro regione d'origine. Se ne contano circa 1121. Seguono Toscana e Lombardia.
La regione con il minor numero di Mattei è la Valle d'Aosta, con soli 6 membri appartenenti a questa antica e nobile casata.