Фамилия Мартынекова — женская форма, образованная от мужской фамилии Мартынеков. В русской традиции такие фамилии принадлежали женщинам и указывали на их семейное положение: дочь или жена человека по фамилии Мартынеков. Мужской вариант, в свою очередь, строится по одной из самых распространённых моделей — от имени Мартын (каноническая форма Мартин) с помощью притяжательного суффикса -ов. Буквально Мартынеков — «сын Мартына» или «потомок Мартына».

Имя Мартын восходит к латинскому Martinus — «посвящённый Марсу», «воинственный». В святцах оно закрепилось благодаря святому Мартину Турскому, епископу IV века, который в народном сознании стал покровителем бедных и воинов. На русской почве имя получило просторечную форму Мартын (с «ы» вместо «и»), что и отразилось в фамилии. Интересно, что в некоторых говорах имя могли произносить как Мартынко — отсюда же фамилия Мартынков, а Мартынеков — это вариант с дополнительным суффиксом -ек- (уменьшительно-ласкательным или указывающим на сына), что делает её редкой и регионально окрашенной.

Скорее всего, предки носителей фамилии происходили из южнорусских или украинских областей, где суффикс -ек- в фамилиях встречается чаще, чем в северных землях. В отличие от фамилий на -ин (Мартынин), которые образуются от основ на -а/-я, модель на -ов (Мартынеков) указывает на имя, оканчивающееся на твёрдый согласный. Таким образом, Мартынекова — не случайное искажение, а закономерное образование от полного имени Мартын с дополнительным патронимическим элементом.

В социальном плане фамилия не принадлежала дворянству или духовенству — такие формы характерны для крестьянской и мещанской среды, где прозвище по отцу было основным способом идентификации. Сейчас фамилия встречается редко, в основном в Центральной России и Поволжье, что подтверждает её локальный характер.