Фамилия Мартиян — редкий пример того, как личное имя, пройдя через народную переделку, закрепилось в качестве родового прозвания. В её основе лежит краткая форма канонического имени Мартиниан, которое в старину на Руси нередко произносили как Мартьян. От этого обиходного варианта и пошла фамилия — через замену окончания на стандартный фамильный суффикс, указывающий на принадлежность к роду.

Латинское имя Мартиниан означает «Мартинов сын» или «потомок Мартина». Само же имя Мартин переводится как «воинственный» — от латинского Martius, посвящённого богу войны Марсу. Таким образом, цепочка значений ведёт от воинского культа к христианскому имени, а затем к фамилии, которая первоначально отвечала на вопрос «чей?»: сын или потомок человека по имени Мартьян.

В народной среде такие имена, как Мартиян, могли выполнять и обрядовую функцию — быть «охранительными» или пожелательными, означая те или иные блага: здоровье, силу, удачу. Однако в данном случае это скорее результат естественного сокращения длинного церковного имени в быту.

Одним из небесных покровителей этого имени считается преподобный Мартиниан Белозерский (в миру Михаил). Он родился в 1370 году в деревне Березники близ Кириллова монастыря, в тринадцать лет тайно ушёл из дома, обучился грамоте и занимался переписыванием книг. Позже он был посвящён в иеромонахи и построил храм Преображения Господня.

География фамилии Мартиян показывает её связь с южными и центральными регионами бывшей Российской империи. В документах Одесской области упоминаются Иван Николаевич Мартиян (1930 года рождения), Мария Карловна Мартиян (1913 года рождения) и Матвей Николаевич Мартиян (1907 года рождения). В Книге памяти Пермской области записан Пётр Игнатьевич Мартиян, 1897 года рождения, уроженец села Каменка Днепропетровской области. Эти записи указывают на украинский и южнорусский ареал распространения фамилии.

Фамилия образована по модели, типичной для украинской и южнорусской ономастики: основа на твёрдый согласный (Мартиян) без дополнительного суффикса -ов или -ин. Это отличает её от более частых вариантов вроде Мартьянов или Мартинов. Такая форма могла закрепиться в тех говорах, где фамилии на -ян были особенно распространены, либо под влиянием молдавской или болгарской языковой среды.