Фамилия Мартинсен — типичный скандинавский патроним, то есть образована от личного имени отца. Основа здесь — мужское имя Мартин, а суффикс «-сен» (датский и норвежский вариант шведского «-сон») означает «сын». Таким образом, Мартинсен буквально переводится как «сын Мартина». Это модель, по которой в Дании, Норвегии и Швеции веками создавались фамилии: имя отца плюс указание на родство.

Само имя Мартин восходит к латинскому Martinus — производному от Martis, родительного падежа имени римского бога войны Марса. В христианской традиции имя прославил святой Мартин Турский, епископ IV века, покровитель Франции. Легенда гласит, что зимой он встретил замерзающего нищего и отдал ему половину своего плаща. Позже это имя носили пятеро римских пап, что укрепило его популярность по всей Европе, включая Скандинавию.

С географией всё ясно: фамилия Мартинсен чаще всего встречается в Дании, Норвегии и Швеции. В этих странах патронимы с «-сен» стали наследственными примерно с XIX века, до этого они менялись в каждом поколении. Поэтому предки современных Мартинсенов, скорее всего, были датскими или норвежскими крестьянами, рыбаками или ремесленниками, чьих отцов звали Мартинами.

Известная носительница — норвежская лыжница Бенте Скари-Мартинсен, что подтверждает северное происхождение фамилии. В русском контексте фамилия Мартинсен — редкая, её носители, вероятно, потомки скандинавов, переселившихся в Россию или Прибалтику, или же результат поздней русификации иностранной фамилии без изменения окончания.