Фамилия Мартианова — женская форма фамилии Мартианов, и её происхождение напрямую связано с мужским именем Мартиан. В основе лежит каноническое христианское имя Мартиан (от латинского Martianus — «посвящённый Марсу» или «воинственный»). В святцах имя Мартиан встречается редко, но оно дало жизнь нескольким фамилиям: Мартьянов, Мартинов, Мартианов. Суффикс -ов указывает на типичную русскую модель образования отчества: «Мартианов» — «сын Мартиана».

Ключевая особенность фамилии — её относительная редкость по сравнению с однокоренными Мартьяновым или Мартыновым. Форма Мартианов (с ударением на второй слог) чаще встречалась в среде духовенства и в купеческих семьях, где стремились к книжному, полному варианту имени, в отличие от народного «Мартьян». В XIX веке фамилия могла закрепиться за выпускниками семинарий, получавшими «искусственные» фамилии от имён святых, но здесь мы видим именно отчество, а не искусственное образование.

Географически Мартиановы тяготеют к южнорусским и поволжским регионам, а также к Уралу. В архивных записях XVIII–XIX веков носители фамилии — в основном государственные крестьяне и мещане. Например, в ревизских сказках Пермской губернии встречаются Мартиановы, записанные как «черносошные крестьяне» — то есть свободные, не крепостные.

Спорных версий происхождения у фамилии практически нет: корень прозрачный, аналогов в тюркских или финно-угорских языках не обнаруживается. Единственное, что может сбить с толку — сходство с фамилией Мартьянов, где «я» вместо «и» — это просто народное произношение. Мартианов — более редкий, «церковный» вариант, сохранивший первоначальную латинскую основу.