Фамилия Мартыненкова — это отчество второго порядка, или «внучье» имя. Она означает «внучка Мартына» и образует женскую форму от мужской фамилии Мартыненков. Разберём цепочку: в её основе лежит крестильное имя Мартын (церковная форма — Мартин, от латинского Martinus — «посвящённый Марсу», то есть «воинственный»). От этого имени сначала появилось отчество первого порядка — Мартыненко (по украинской или белорусской модели на -енко, означающее «маленький Мартын» или «сын Мартына»). Затем, когда потребовалось указать на следующее поколение, к основе Мартыненк- добавили типичный русский суффикс -ов, получив фамилию Мартыненков — «сын Мартыненко», то есть внук Мартына. А фамилия Мартыненкова — это женский вариант той же фамилии, который в русской традиции закрепился за женщинами и детьми.

Такая модель словообразования — отчество от отчества — встречается нечасто. Она характерна для южнорусских и украинских территорий, где фамилии на -енко были массовыми, а при переходе в великорусскую среду к ним добавляли фамильный суффикс -ов, чтобы вписать в привычную систему склонения. Таким образом, Мартыненкова — это не просто вариант фамилии Мартынов, а свидетельство сложной миграции семьи: предок-Мартын жил, скорее всего, на Украине или в Черноземье, а его внуки уже оказались в районах, где фамилии оформляли по общерусскому образцу.

Стоит отметить, что в официальных документах XIX века фамилия могла писаться по-разному: Мартыненков, Мартыненко, Мартынёнков (с ударением на «ё»). Современная форма с суффиксом -енкова — женская, и её носительницы с большой вероятностью происходят из одной родовой ветви, где фамилия закрепилась именно в таком виде. Географически фамилия встречается в Курской, Белгородской, Воронежской областях, а также на юге России и в восточных областях Украины — там, где пересекались ареалы украинского -енко и русского -ов.