Фамилия Мартыко — редкий случай, когда географическое распространение подсказывает ответ точнее, чем морфология. На слух она кажется украинской или белорусской из-за окончания -ко, типичного для западнорусских и южнорусских земель. И действительно, основная масса носителей фамилии Мартыко сосредоточена на западе Украины, в первую очередь во Львовской и Ивано-Франковской областях, а также в приграничных районах Польши. Это сразу отсекает версию о великорусском происхождении.

В основе фамилии лежит разговорная форма канонического имени Мартин (от латинского Martinus — «посвящённый Марсу», то есть воинственный). На украинской почве имя Мартин дало целый ряд производных: Мартын, Мартынец, Мартынюк, а Мартыко — это уменьшительно-ласкательная форма с суффиксом -ко, который в украинском языке выполняет ту же роль, что русский суффикс -ка (Мартын → Мартынько → Мартыко). Фонетически закономерно: в живом произношении мягкий звук [н’] перед [к] перешёл в твёрдый, и запись закрепилась без «ь».

Суффикс -ко в украинской ономастике — один из самых продуктивных. Он мог означать не только «маленький Мартын» (сын), но и слугу, подмастерье при хозяине с таким именем. Однако в случае с Мартыко, скорее всего, речь о прямом патрониме: «чей?» — «Мартыков», то есть сын Мартына. Форма на -ко без дополнительного -ов- (как Мартыненко) — более архаичная и характерна для Галичины. В польских метриках XVIII–XIX веков фамилия встречается в написании Martуko, что подтверждает её западноукраинский след.

Есть и вторая, менее вероятная версия: связь с диалектным глаголом «мартыкать» — болтать, путать, говорить невнятно. В некоторых говорах так называли заику или человека с неразборчивой речью. Но эта гипотеза слабая: глагол редкий, а имя Мартин было настолько популярным в католических и униатских регионах, что прозвищная версия явно уступает патронимической.

Социальная принадлежность фамилии — крестьянская и мещанская. В реестрах казаков Запорожской Сечи фамилия не фиксируется, но в галицийских метриках XIX века Мартыко — типичные селяне и ремесленники. Дворянских родов с такой фамилией нет. Фамилия не получила широкого распространения за пределами Западной Украины, поэтому сегодня она остаётся относительно редкой и локальной.