Фамилия Мартимонова — яркий пример того, как русская фамилия может быть образована от католического имени, что сразу указывает на необычную этническую или культурную историю семьи. В основе лежит мужское имя Мартимóн, которое в русской традиции практически не встречается. Это западноевропейская форма библейского имени Мартин (от латинского Martinus — «посвящённый Марсу», то есть богу войны). В русском языке имя Мартин было известно, но в форме Мартимóн оно явно пришло через польское или украинское влияние, где звук «т» перед «и» смягчался и переходил в «ть», а окончание -он характерно для польских уменьшительных или просторечных форм.

Суффикс -ов- указывает на стандартную русскую модель образования фамилий по отчеству: сын Мартимона — Мартимонов. Окончание -а — женский вариант, который в документах закрепился за женщинами, а мужская форма фамилии — Мартимонов. Таким образом, основателем рода мог быть человек по имени Мартимóн, которого в крестьянской или мещанской среде могли звать в обиходе именно так, а не полным церковным именем Мартин.

География фамилии редкая. Встречается она преимущественно на юге России и в Поволжье, что косвенно подтверждает версию о польском или украинском происхождении. В XIX веке носители фамилии Мартимоновы фиксировались среди крестьян и однодворцев (особая категория служилых людей на южных рубежах), которые часто носили фамилии, образованные от имён, нехарактерных для центральных губерний. Стоит также учесть, что в польском языке есть фамилия Martymon, от которой русская форма могла быть русифицирована добавлением -ов.

Другая, менее вероятная версия связывает фамилию с прозвищем Мартын, которое в некоторых говорах означало «простак» или «разиня». Но тогда форма должна была бы быть Мартынов, а не Мартимонов. Именно окончание -имон- (а не -ин- или -ын-) делает фамилию уникальной и практически не оставляет сомнений в её западном, скорее всего польском или белорусском, корне.

В целом, носитель фамилии Мартимонова может с большой вероятностью предположить, что его предки жили на западе или юго-западе Российской империи, где смешивались православные и католические традиции, и носили имя, которое в русском языке так и осталось редким гостем.