Фамилия Мартелова — женская форма фамилии Мартелов, и её происхождение тесно связано с мужским именем или прозвищем, от которого она образована. В основе фамилии лежит имя Мартел, которое не является каноническим церковным, а скорее всего, представляет собой народную или диалектную форму от крестильного имени Мартин (от латинского Martinus — «принадлежащий Марсу», то есть «воинственный»). В русской традиции имя Мартин часто трансформировалось в просторечные варианты: Мартя, Мартюха, Мартюша, а также Мартел — через суффикс -ел, который мог придавать уменьшительный или пренебрежительный оттенок. Таким образом, Мартел — это, вероятно, «маленький Мартин» или «Мартин, которого зовут по-свойски».

Образование фамилии Мартелов по модели «имя + суффикс -ов» (а для женщин — -ова) указывает на то, что предок носителя фамилии был известен как Мартел, то есть его дети и потомки стали «Мартеловыми» — людьми из рода Мартела. В ономастике такая схема типична для русских фамилий XVI–XVII веков, когда крестьяне и посадские люди получали фамилии по имени отца. Следовательно, первый Мартелов — это человек, чьего отца звали Мартел.

Географически фамилия Мартелова встречается в основном в центральных и северных регионах России, особенно в Вологодской, Архангельской и Костромской областях. Это нечастая фамилия, её носители могли быть крестьянами или ремесленниками. В архивных записях XVII века встречается упоминание о крестьянине Мартеле Иванове из деревни под Тотьмой, что подтверждает связь с северорусской традицией имён. Альтернативная, но менее вероятная версия связывает основу с диалектным словом «мартель» — в некоторых говорах так называли молот или кузнечный инструмент, но в этом случае фамилия была бы профессиональным прозвищем кузнеца. Однако имя Мартел как производное от Мартина встречается чаще и надёжнее подтверждается источниками.

Итак, фамилия Мартелова происходит от неканонического имени Мартел, которое было уменьшительной формой от Мартин. Предки носительницы этой фамилии, скорее всего, были крестьянами или посадскими людьми из северных русских земель, а сама фамилия закрепилась за потомками человека по прозвищу Мартел в XV–XVII веках.