Фамилия Марсианин — редкий случай в русской ономастике, когда прозвище, образованное от названия планеты, закрепилось в качестве родового имени. Вопреки возможному предположению, её происхождение не связано с астрономией или фантастикой. В основе лежит не латинское «Mars», а греческое имя Марсий (Μαρσύας) — так звали сатира из древнегреческих мифов, бросившего вызов самому Аполлону в музыкальном состязании. В русской традиции имя Марсий, хоть и редко, но встречалось в святцах и могло даваться при крещении.

Фамилия образована по продуктивной модели «имя + суффикс -ин». Суффикс -ин в русских фамилиях указывает на принадлежность: Марсианин — «сын Марсия» или «человек из рода Марсия». Однако здесь есть особенность: суффикс -ан- (-ян-) в основе (Марсианин, а не *Марсин) мог появиться под влиянием южнорусских или украинских говоров, где -ан- часто вставляли между корнем и суффиксом для благозвучия, либо как вариант фамилий на -анов. В итоге форма «Марсианин» звучит так, будто образована от «Марсиан» — а это уже прямая отсылка к жителю Марса, но исторически это вторичное переосмысление.

Географически фамилия почти не встречается в старых переписях — её нет в боярских списках, у казаков или в крестьянских ревизских сказках XVIII–XIX веков. Это указывает на очень позднее возникновение, возможно, в XX веке. Самая вероятная версия: фамилия дана в советское время при смене паспорта или как искусственная, «революционная» фамилия, когда люди брали себе звучные и необычные прозвища по названиям планет, космоса, техники. В таком случае Марсианин — не потомок древнего Марсия, а сознательный выбор, отражающий моду 1920–1930-х годов на космическую романтику.

Сравните с однокоренными фамилиями: Марсов, Марсовский, Марсианов. Если Марсов и Марсианов ещё могут восходить к имени Марс (как крестильному или прозвищу), то Марсианин стоит особняком — его модель (-анин) типична для названий жителей (горожанин, римлянин), что усиливает впечатление «инопланетного» происхождения. Так что носитель фамилии Марсианин, скорее всего, обязан ей либо редкому церковному имени Марсий в роду, либо фантазии предка, решившего назваться «человеком с Марса». Второй вариант для России XX века правдоподобнее.