Фамилия Мартимьяновы — одна из тех, что хранят память о крестильном имени, которое в быту звучало иначе, чем в святцах. В основе лежит имя Мартимьян, народная, «домашняя» форма церковного имени Мартин. Само имя Мартин восходит к латинскому Martinus — «посвящённый Марсу», а поскольку Марс в римской мифологии бог войны, то в переносном смысле имя приобрело значение «воинственный».

Модель образования здесь классическая для русских фамилий: к имени Мартимьян добавился суффикс -ов, указывающий на принадлежность («чей сын?» — «Мартимьянов»). Такой способ был особенно распространён в XVI–XVII веках среди крестьян, мещан и духовенства. Интересно, что имя Мартимьян встречается в документах и как Мартемьян, и даже как Мартимиан — это варианты одного и того же имени, возникшие из-за разного произношения в местных говорах. Поэтому у фамилии есть «родственники»: Мартемьяновы и Мартимиановы, чьи предки носили то же имя, но записывали его на слух.

Географически фамилия Мартимьяновы тяготеет к северным и центральным регионам России — в переписных книгах XVII века такие фамилии чаще встречаются в Вологодской, Костромской и Вятской губерниях. Это косвенно указывает на то, что предки могли быть государственными или монастырскими крестьянами: именно в тех краях приходские священники строже следили за соответствием имени святцам, а в быту использовали уменьшительные формы вроде Мартимьян.

Хотя фамилия звучит массивно и нередко ассоциируется с купеческим или дворянским сословием, на деле она преимущественно крестьянская. Владельцами такой фамилии были простые люди, чьё имя в документах записывали как «Мартимьян», а в обиходе звали Мартином или Мартыном. Таким образом, фамилия Мартимьяновы — не памятник славянской письменности в отвлечённом смысле, а живой след того, как латинское имя, пройдя через церковные книги и народное произношение, закрепилось в русском родовом прозвании.