Фамилия Мартриросян — армянская, и её разбор стоит начать с самого заметного элемента: суффикса «-ян». В армянской ономастике этот патронимический суффикс (восходящий к древнему «-янц») означает принадлежность к роду, буквально «из семьи такого-то». Русскому уху он соответствует окончаниям «-ов» или «-ин».

Основа фамилии — личное имя Мартирос. Это армянская форма греческого имени Мученик (от μάρτυς — свидетель, тот, кто засвидетельствовал веру страданиями). В христианской традиции имя было широко распространено, особенно среди армян-григориан. Получается, Мартриросян — это «из рода Мартироса», то есть потомок человека, носившего имя Мученик. Важно не путать с армянской фамилией Мартиросян — она образована от той же основы, но через другую огласовку. Форма «Мартриросян» встречается реже и может быть результатом диалектного произношения или поздней записи в русских документах, где буква «р» удвоилась под влиянием привычного звучания.

По географии бытования фамилия Мартриросян тяготеет к западным областям исторической Армении и к диаспоре, сформировавшейся после геноцида 1915 года. В России её можно встретить среди потомков армянских переселенцев, осевших на Кубани, в Ростовской области или в Ставрополье. Социальный состав носителей в XIX — начале XX века был преимущественно крестьянским или ремесленным, но фамилия не указывает на конкретное занятие — только на имя предка.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Мартиросян, Мартиросов, Мартиросянц — показывает, что все они восходят к одному корню, но различаются суффиксами и способом адаптации в русском языке. Форма с двойным «р» (Мартриросян) — редкий вариант, который мог возникнуть при переписи населения из-за ошибки писаря, привыкшего к двойным согласным в русских фамилиях (вроде Корр, Терр). Таким образом, фамилия Мартриросян не имеет никакого отношения к «март» или «трон» — это чисто армянская патронимическая фамилия, основанная на христианском имени.