Фамилия Мартиышкин — редкий случай, когда написание почти наверняка искажено. Перед нами, скорее всего, не самостоятельная фамилия, а графический вариант фамилии Мартышкин, возникший из-за неразличения букв «ы» и «и» на письме (так называемая «акающая» или просто неграмотная запись). В дореволюционных метрических книгах и переписях подобные замены встречались сплошь и рядом: писарь мог записать фамилию на слух, не задумываясь о точной букве.

Если же предположить, что форма Мартиышкин закрепилась осознанно, то основа у неё та же, что у распространённой фамилии Мартышкин. Она образована от прозвища или нецерковного имени Мартышка. Вопреки современным ассоциациям с обезьяной, в старину «мартышкой» называли не только животное, но и человека маленького роста, вертлявого или суетливого. В словаре В. И. Даля зафиксировано также значение «небольшой челнок» или «род судна» — то есть прозвище мог получить и лодочник, перевозчик.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Мартышкин — «сын Мартышки» или «человек из семьи Мартышки». Это типичная модель русских фамилий XVI–XVII веков, когда прозвище отца переходило к детям без изменений. Интересно, что фамилия Мартышкин встречается в старых писцовых книгах Новгородской и Вологодской губерний, где «мартышкой» могли назвать и бойкого крестьянина, и владельца небольшой лодки.

Таким образом, носитель фамилии Мартиышкин почти наверняка принадлежит к тому же роду, что и Мартышкины, но его предки столкнулись с ошибкой переписчика. Это не умаляет ценности фамилии — напротив, её уникальная орфография может помочь в поиске: в архивах стоит искать оба варианта, так как один из них мог «потеряться» из-за описки.