Фамилия Мартощин — редкий случай, где модель образования очевидна, а вот корень неясен и допускает несколько версий. Это отчество второго порядка: суффикс -ин указывает на принадлежность («чей?»), а основа Мартощ- — это, скорее всего, усечённая форма от имени или прозвища Мартоша, Мартощ. Двойной суффикс (-ош-/-ощ-) в русских фамилиях встречается нечасто, он характерен для северных и южнорусских говоров, где уменьшительные имена могли звучать как Филимоша, Митроша, а от них — Филимощин, Митрощин. Мартощин стоит в том же ряду.

Самая прямая версия — от канонического имени Мартин (в просторечии Мартын). В народе его переделывали в Мартошу: «Мартын» → уменьшительное Мартоша → притяжательное прилагательное Мартощин. Фонетически это бесспорно: замена «ы» на «о» в безударном положении — обычное для русских говоров явление (ср. Макар — Макоша). Имя Мартин было распространено среди крестьян и мещан, особенно в XIX веке, так что фамилия могла возникнуть в среде, где церковное имя звучало по-домашнему.

Менее вероятная, но возможная версия — от прозвища Мартос, связанного с украинским или южнорусским словом «мартос» (неповоротливый, медлительный человек). Если прозвище бытовало в форме Мартос, то от него легко образовать отчество Мартощин (через форму Мартоша). Однако в русских говорах это слово фиксируется редко, и фамилия Мартощин не встречается массово на Украине, что снижает правдоподобие этой гипотезы.

Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России. В дореволюционных справочниках и списках однодворцев Мартощины изредка попадаются в Тамбовской и Воронежской губерниях — как раз в зоне, где имя Мартын было обычным, а суффикс -ин в отчествах преобладал. Сословно это, скорее всего, крестьянская или мещанская фамилия: дворянские роды с таким окончанием почти не фиксируются.

Особенность написания — буква «щ» вместо более привычного «ш» (ср. Мартошин — более распространённый вариант). «Мартощин» — это не ошибка, а диалектная или канцелярская фиксация твёрдого произношения, где «щ» передаёт звук, близкий к долгому «ш». В современных базах фамилия встречается единично, что подтверждает её редкость и локальный характер.