Фамилия Мартимов — одна из тех русских фамилий, которые образовались от производной, народной формы крестильного имени. В основе лежит имя Мартим — это усечённый или уменьшительный вариант канонического мужского имени Мартин. Само имя Мартин пришло в русскую традицию из латыни: оно восходит к римскому родовому имени Martinus, что значит «посвящённый Марсу» или, в более широком смысле, «воинственный» (Марс — бог войны в римской мифологии). Имя было популярно в христианском мире благодаря святому Мартину Турскому, поэтому на Руси оно встречалось в разных формах — от полной церковной до обиходных вроде Мартя, Мартюша и Мартим.

Модель образования фамилии проста: к основе Мартим добавился типичный русский патронимический суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей?» — Мартимов). Буквально фамилия означает «сын Мартима» или «потомок Мартима». Такая схема — от разговорного варианта имени плюс -ов — характерна для крестьянских и мещанских фамилий центральной России, которые закрепились в XVII–XIX веках.

Что интересно: в отличие от более частых Мартинов или Мартынов, фамилия Мартимов встречается заметно реже. Это может говорить о том, что форма Мартим бытовала локально — в определённых говорах или в среде, где имя произносили на свой лад. В ономастических справочниках (например, в работах Б. Унбегауна) фамилии на -имов нередко связывают с северо-западными или южнорусскими диалектами, где «и» вместо «ы» в суффиксах — не редкость. Впрочем, однозначной географической привязки у Мартимова нет: носители встречаются и в Поволжье, и в Сибири, что говорит о миграциях уже в XIX–XX веках.

Других версий происхождения, кроме имени Мартим, практически нет. Корень не похож ни на тюркские, ни на финно-угорские заимствования, а суффикс -ов однозначно указывает на русскую патронимическую модель. Так что этимология прозрачна: перед нами фамилия-«отчество», закрепившая редкую народную форму имени Мартин.