Фамилия Мартазанов звучит как типичная русская фамилия с суффиксом -ов, но её основа выдает иное, кавказское происхождение. В русском языке такие фамилии образовывались по модели «имя отца + -ов/-ев»: Мартазан — сын Мартазана. Суффикс «прижился» при адаптации фамилии в русской документации, когда носителей переписывали и оформляли по общероссийским стандартам XIX–XX веков.

Корень фамилии — мужское личное имя Мартазан. Это имя имеет тюркско-арабские корни. Оно образовано от арабского «Мартада» или «Муртаза» (что значит «избранный», «довольный», один из эпитетов пророка Мухаммеда) с добавлением тюркского суффикса -зан, который часто встречается в именах на Кавказе (например, Магомедзан, Хасанзан). Таким образом, Мартазан — это «тот, кто избран» или «угодный Богу», а Мартазанов — его потомок.

Фамилия почти наверняка чеченского или ингушского происхождения. Среди вайнахских народов имя Мартазан (в форме Мартаз, Муртаз) распространено, а фамилии на -ов — результат русификации в XIX–XX веках, когда горцев записывали в метрики и паспорта. В самой Чечне и Ингушетии фамилия может звучать как Мартазанов, Мартазов или даже без суффикса — Мартазан. География бытования фамилии в России сегодня — это прежде всего Чеченская Республика, Ингушетия, а также крупные города, куда переезжали кавказцы (Москва, Ростов-на-Дону, Тюмень).

Сословная принадлежность предков Мартазановых, скорее всего, была крестьянско-общинной: в Чечне и Ингушетии не было ярко выраженного дворянства европейского типа, основу составляли свободные общинники (уорки, эзди). Носители фамилии могли быть воинами, скотоводами или земледельцами — точных данных об аристократическом происхождении нет, и придумывать их не стоит. Фамилия редкая, в списках массовых русских фамилий не встречается, что делает её ярким маркером вайнахского корня.