Фамилия Мартвель — редкая и необычная по своему звучанию. Её основа не связана с привычными славянскими корнями, а указывает на иноязычное происхождение, скорее всего, западноевропейское или балтийское. В русском языке фамилия выглядит как искусственно опрощённая или переоформленная — без типичных суффиксов -ов/-ев, -ин, -ский, что сразу наводит на мысль о её позднем появлении или сознательной адаптации.

Наиболее правдоподобная версия возводит Мартвель к французскому Martel или Marteau. Первое означает «молот» и было распространено как прозвище сильного, упрямого человека или кузнеца. Второе, Marteau, тоже «молот», но могло закрепиться за ремесленником. Переход Martel в Мартвель — результат русской транскрипции и последующей огласовки: мягкое «ль» на конце — типичная замена французскому окончанию. В пользу этой версии говорит и то, что фамилии на «-ель» (Бартель, Мартель) встречались в среде обрусевших иностранцев, особенно в XVIII–XIX веках.

Вторая, менее вероятная гипотеза связывает фамилию с балтийским корнем: литовское marti — «невестка», «сноха» или латышское mart — «молодая женщина». От этого слова могли образовать прозвище Мартвель, но для фамилии такая основа нетипична: обычно от женских имён и родственных терминов фамилии давали по отцу, а не по невестке. Скорее всего, это народная этимология, возникшая из-за созвучия.

Обратим внимание на суффиксальную модель. Фамилия Мартвель не имеет русского патронимического суффикса — она застыла в форме чистого прозвища или основы. Это характерно для поздних дворянских фамилий иностранного корня (например, Даль, Мишель, Фогель) или для фамилий, которые фиксировали в документах «как слышали», без переделки на русский лад. Географически такие фамилии чаще встречались на западе Российской империи, в губерниях с польским или прибалтийским влиянием.

Единственное, что можно сказать с уверенностью: предки носителя фамилии Мартвель скорее всего не были крестьянами в центральной России. Фамилия без суффикса — признак либо иностранного происхождения, либо позднего вхождения в русскую среду через городские сословия или военных. Возможно, родоначальник был выходцем из Франции, Швейцарии или Прибалтики, носителем фамилии Мартель, которую на русской почве переделали в Мартвель.