Фамилия Мартяшина — женская форма, мужская — Мартяшин. В основе лежит редкое для современных имён, но привычное для русской деревни прошлого имя Мартяш. Это разговорный, обиходный вариант крестильного имени Мартин (от латинского Martinus — «посвящённый Марсу», «воинственный») или Мартиниан. Уменьшительные формы на -яш в русской среде типичны: Илья — Ильяш, Афанасий — Афоняш, Мартин — Мартяш. Такой суффикс (сравните с более частым -ша: Мартяша) придавал имени ласковый или фамильярный оттенок.

Словообразовательная модель проста: к основе Мартяш- добавили притяжательный суффикс -ин, означающий «чей?» — сын Мартяша, дочь Мартяша. Фамилии на -ин в центральной России и Поволжье встречаются чаще, чем на -ов, если основа оканчивается на -а или -я. Поэтому Мартяшин — типичная «материковская» фамилия, а не южнорусская или украинская.

География бытования фамилии Мартяшин/Мартяшина неширокая, но устойчивая. По данным открытых источников, основные очаги — Республика Марий Эл, Татарстан, а также Кировская область. Это совпадает с зоной распространения фамилий от просторечных форм крестильных имён, которые в XVIII—XIX веках закрепились именно в среде государственных и бывших монастырских крестьян северо-востока Европейской России. В тех же регионах встречаются однокоренные фамилии Мартынов, Мартинов, Мартышин, но Мартяшин стоит особняком — с более редким переходом «т» в «тя» (смягчение) и с суффиксом -яш вместо -ыш.

Спорных версий по этой фамилии немного. Иногда её ошибочно возводят к тюркскому корню «март» (смелый, храбрый) — но это натяжка, так как суффикс -яш нехарактерен для татарских или марийских фамилий, а имя Мартин в православных святцах было общеупотребительным. Правдоподобнее всего — русское крестьянское происхождение, без дворянских корней и без связи с каким-либо ремеслом: предки Мартяшиных были просто людьми, носившими домашнее имя Мартяш.