Фамилия Мартиневский образована от имени Мартин (лат. Martinus), которое переводится как «посвященный Марсу» или «воинственный». Это имя в разных формах (Мартын, Мартин) было широко распространено в славянских землях благодаря почитанию святого Мартина Турского, епископа IV века. В основе фамилии лежит полная форма имени — Мартин, а не его народный вариант Мартын, что указывает на возможное влияние книжной или церковной традиции при её оформлении.

Суффикс -евский (с вариантом -овский) указывает на принадлежность к географическому объекту: такие фамилии обычно получали дворяне, шляхта или духовенство по названию имения или населённого пункта. В украинских и белорусских землях, а также в Речи Посполитой фамилии на -ский, -цкий были типичны для мелкой шляхты. Мартиневский мог означать «выходец из Мартинева» или «владелец Мартинева» (деревни с таким названием встречаются на западе Украины и в Польше, например, Мартинів у Львовской области). Однако процесс формирования фамилий был длительным, поэтому окончательно говорить о точном месте и времени возникновения рода Мартиневских можно лишь на основании глубоких генеалогических исследований.

Словообразовательная модель здесь двойная: сначала от имени Мартин образовалось топонимическое название (Мартиново, Мартинев), а затем от него — фамилия с притяжательным суффиксом. Это отличает Мартиневского от фамилий вроде Мартинов, где суффикс -ов присоединялся сразу к имени, указывая на сына Мартина. В случае с -евский мы видим более поздний, книжный способ образования, характерный для XVI–XVII веков, когда фамилии на -ский стали массово принимать не только дворяне, но и крестьяне, переселявшиеся из одной местности в другую.