Фамилия Мартешовы — довольно редкий случай, когда фамилию, скорее всего, образовали не от крестильного имени, а от прозвища. В её основе лежит слово «мартыш» или «мартышка». В старину так могли назвать не только обезьяну, но и человека — кривляку, гримасника или того, кто любит передразнивать других. Прозвище Мартыш давали бойкому, непоседливому или внешне похожему на обезьянку человеку.

Словообразовательная модель проста: к основе Мартеш- (фонетический вариант от Мартыш, где «ы» перешло в «е» под влиянием акающего произношения или просто как диалектная черта) добавили суффикс -ов. Получилось притяжательное прилагательное: «чей?» — Мартешов. Суффикс -ов в русских фамилиях указывает на принадлежность к главе семьи. Первоначально Мартешов — это сын или потомок человека по прозвищу Мартыш.

В отличие от более распространённых фамилий вроде Мартынов (от имени Мартын), Мартешовы не связаны с церковным календарём. Это чисто прозвищная фамилия, каких много в северных и центральных областях России. Интересно, что в некоторых говорах «мартыш» означало не только обезьяну, но и мелкого торговца или коробейника. Если принять эту версию, предки Мартешовых могли быть не просто насмешниками, а людьми, связанными с разъездной торговлей — мартышничеством.

География фамилии неширокая. Встречается она преимущественно в Поволжье и Приуралье, есть следы в старых переписях Казанской и Вятской губерний. Никакого дворянского или боярского следа у Мартешовых нет — это фамилия крестьянская или мещанская, что типично для прозвищ по внешности или характеру. Сословная принадлежность в данном случае не добавляет ценности, зато прозвище даёт живое представление о том, каким человеком мог быть родоначальник.