Ce toponyme a été adopté dans le cadre de l'harmonisation des noms de rues, rendue nécessaire par le regroupement municipal du 1er janvier 2002. Il a été proposé par la Société historique de Charlesbourg.

Mathurin Roy (vers 1611-avant 1681) compte parmi les nombreux Roy, de différentes filiations, qui ont fait souche en Nouvelle-France au 17e siècle. En 1636, il épouse Marguerite Biré (vers 1616-1675) à La Rochelle, sa ville natale, située dans l'ancienne province d'Aunis. Le couple immigre en Nouvelle-France en 1658, avec trois enfants; une fille viendra agrandir la famille l'année suivante. Mathurin Roy a déjà fait la traversée auparavant car il a acheté une terre à Sillery en 1653. La même année, les Jésuites lui ont concédé un lot de deux arpents dans leur seigneurie de Notre-Dame-des-Anges. C'est la première des concessions qu'il obtiendra au fil du temps, dont l'une au Trait-Carré de Charlesbourg, en 1665, et une autre à la Petite-Auvergne en 1666. Mathurin possède aussi à Québec une terre achetée à Guillaume Couillard en 1659 et qu'il vend à l'Hôtel-Dieu en 1675. Pendant toutes ces années, il pratique le métier de maçon. Son fils aîné, aussi prénommé Mathurin, semble être resté célibataire. En 1667, il travaille comme cultivateur pour le compte d'un seigneur de la Côte-de-Beaupré. Quinze ans plus tard, il vit à Charlesbourg, dans le rang Saint-Joseph (auj. dans l'arrondissement des Rivières), et se dit maçon. Un autre fils de Mathurin Roy, Étienne, épouse Marguerite Navarre à Québec en 1669. Le couple s'établit à Charlesbourg où naîtront leurs six enfants, dont Jean-Baptiste.

Ancien toponyme
La rue Mathurin-Roy portait initialement le nom de place du Roi, d'origine inconnue, adopté le 14 septembre 1959.