Фамилия Мартыч образована от имени Мартын — народной формы крестильного имени Мартин. В латинском языке Martinus означает «посвящённый Марсу», то есть «воинственный». Имя было распространено в православной среде, а в русском быту закрепилось именно в варианте Мартын (без смягчения, характерного для западных языков). От него через суффикс -ыч и возникла фамилия.

Модель образования здесь нестандартная для русских фамилий. Суффикс -ыч (как в фамилиях Кузьмич, Ильич) обычно встречается в отчествах, а не в фамилиях. В фамилиях он редок и указывает на западнорусское или украинское происхождение. В белорусской и украинской традиции -ыч мог закрепляться напрямую за потомками, минуя стандартные русские суффиксы -ов/-ев или -ин. Поэтому Мартыч — это не просто отчество, а фамилия, которая буквально означает «сын Мартына» или «потомок Мартына».

В отличие от массовых фамилий вроде Мартынов или Мартыненко, форма Мартыч встречается реже. Она локальна: по карте распространения фамилия тяготеет к западным регионам России, а также к Беларуси и Украине. Такой суффикс мог указывать на то, что предок был уважаемым человеком в общине — иногда фамилии на -ыч давали не всем, а тем, кого выделяли по старшинству или положению.

Вероятно, первый носитель фамилии был сыном человека по имени Мартын. Фамилия закрепилась как родовое прозвище, перешедшее в официальный документ. В некоторых случаях Мартыч могло быть уличным прозвищем, которое позже стало фамилией — так часто происходило в среде крестьян и казаков, где отчества и прозвища смешивались.

С точки зрения словообразования, фамилия прозрачна: корень Март- (от Мартын), суффикс -ыч. Ударение падает на первый слог: Ма́ртыч. Это одна из тех фамилий, где форма звучит как отчество, но по функции — полноценная родовая фамилия.