Фамилия Мартынчева — женская форма фамилии Мартынчев, и ее происхождение сразу выдает имя в основе. Это не какой-то сложный случай с забытым ремеслом или прозвищем. Все строится вокруг личного имени Мартын — народной, разговорной формы канонического христианского имени Мартин (от латинского Martinus — «посвященный Марсу», то есть воинственный). Такая замена «и» на «ы» в русских диалектах — дело обычное, особенно в южнорусских и украинских говорах.

Интересна здесь словообразовательная модель. Фамилия образована с помощью суффикса -чев, а не более привычного -ов. Это указывает на то, что основа исходного прозвища или имени оканчивалась на мягкий согласный или на «ц». В данном случае: Мартын → Мартынец → Мартынчев. Сначала от имени Мартын образовали уменьшительное или прозвищное Мартынец (человек, носящий имя Мартын, или сын Мартына), а затем уже от него — фамилию Мартынчев (чей? — сын Мартынца). Суффикс -ец здесь сыграл роль переходного звена, что встречается реже, чем прямое присоединение -ов к полному имени. Поэтому фамилия Мартынчев звучит чуть архаичнее, чем, скажем, распространенный Мартынов.

Если копнуть глубже, можно вспомнить, что имя Мартин (Мартын) на Руси не было редким, но и не входило в десятку самых популярных. Носили его чаще в крестьянской и мещанской среде, среди духовенства оно встречалось реже. В некоторых областях, особенно на границе с Украиной, имя Мартын могло закрепиться как самостоятельное, минуя форму Мартин. Соответственно, предок носителя фамилии Мартынчев — это человек, которого в быту звали не просто Мартын, а Мартынец (вероятно, младший в семье или выделяемый по какому-то признаку). Географически фамилия тяготеет к югу России и востоку Украины — там, где «аканье» и замена звуков были в ходу.

По написанию: вариант с буквой «ы» (Мартынчев) — исторически более точный, он сохраняет народное произношение. Вариант Мартинчев — поздний, под влиянием книжного написания имени. Так что Мартынчева — это фамилия, которая прямо говорит: «Мы — потомки того самого Мартынца».