Фамилия Мартынчик отталкивается от имени Мартын — народной формы канонического имени Мартин. В переводе с латыни оно означает «посвящённый Марсу» или «воинственный». Имя это было популярно в среде православных и католиков, поэтому фамилии на его основе разошлись широко: от Мартынова до Мартынца и Мартынчука.

Мартынчик — типичный пример восточнославянской модели с суффиксом -чик. Этот суффикс в украинском, белорусском и южнорусском обиходе выполнял уменьшительную или «сыновью» функцию, примерно как -енко или -ович. То есть Мартынчик — буквально «маленький Мартын» или, что вероятнее, «сын Мартына». В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые застыли в притяжательной форме, -чик сохранил оттенок личного прозвища: так могли назвать младшего в семье или того, кто носил имя деда.

Географически фамилия тяготеет к западу и юго-западу: чаще всего она встречается в западных областях Украины, в Беларуси и среди потомков переселенцев в Сибири и на Дальнем Востоке. Спорных версий происхождения почти нет — корень прозрачен, а суффикс однозначен. Иногда путают Мартынчик с Мартынченко или Мартынюком, но это разные гнёзда: -чик реже, чем -енко, и указывает на более камерную, семейную традицию именования.

Сословных перегородок фамилия не знала: её носили и крестьяне, и мещане, и казаки. В ревизских сказках XIX века Мартынчики встречаются среди государственных крестьян Подольской губернии и среди однодворцев юга России. Имя-основа оставалось ходовым в народе, поэтому фамилия не воспринималась как книжная или редкая — скорее, как своя, деревенская.

Известных носителей с громкой исторической биографией нет, но фамилия сохранилась в современной Украине, России и Беларуси без серьёзных искажений. Написание устойчивое: через «ы», не через «и» (Мартинчик — редкий вариант, связанный с латинизированной формой имени).