Фамилия Мартякова образована от мужского имени Мартяк, которое в свою очередь является разговорной формой крестильного имени Мартин (от латинского Martinus — «посвящённый Марсу», то есть богу войны в римском пантеоне). В русской народной среде имя Мартин часто упрощали и переделывали: так появились варианты Мартя, Мартяк, Мартюк, Мартын. Суффикс -як указывает на принадлежность или характерное свойство — в данном случае это сын или потомок человека по имени Мартяк. Фамилия стоит в женской форме, то есть её носительница — женщина, а мужской вариант — Мартяков.

Географически фамилия тяготеет к регионам, где было распространено имя Мартин: это северные и центральные области России, а также Поволжье. Встречается она нечасто, что говорит о локальном бытовании. В документах XVII–XVIII веков можно найти крестьян и посадских людей с именем Мартяк, но фамилию в современном виде закрепили позже, в XIX веке, когда крестьянам массово давали фамилии по имени отца.

Словообразовательная модель с суффиксом -яков (-якова) менее продуктивна, чем стандартные -ов/-ев, но встречается в фамилиях, образованных от прозвищ или имён на -як (сравните: Буряков, Коряков, Мартяков). В отличие от фамилий на -ин (Мартин), здесь суффикс -як добавили к основе, чтобы отличить носителя от других Мартинов. Таким образом, Мартякова — это «дочь или жена того, кого звали Мартяк».

Если копнуть глубже, имя Мартин в народной этимологии иногда связывали с «мартом» или «мартовским», но это случайное созвучие: корень здесь другой. Единственная сложность — возможная путаница с фамилией Мартынова, более распространённой, но они образованы от разных форм одного имени. Мартякова стоит в тени этой популярной фамилии, но сохраняет свою историческую конкретику: предок носителя явно носил имя Мартяк, а не Мартын, что указывает на определённый диалект или семейную традицию.