Фамилия Мартынихины — один из тех редких случаев, когда в основе фамилии лежит не прозвище мужчины, а именование женщины. Исходная форма — Мартыниха. В славянской традиции так называли жену или вдову мужчины по имени Мартын (каноническая форма Мартин). Суффикс -их- в прозвищах указывал на принадлежность к мужу: Мартыниха — «та, что за Мартыном», «Мартынова жена». Со временем это бытовое именование закрепилось за человеком как основное, а затем, по модели «чей будешь?», превратилось в фамилию с типичным русским суффиксом -ин: Мартынихин.

Само имя Мартын восходит к латинскому Martinus — «посвященный Марсу», то есть «воинственный». В христианском календаре особенно почитается святитель Мартин Милостивый, епископ Турский, прославившийся помощью бедным. На Руси имя было распространено, что породило множество производных форм: Мартын, Мартыня, Мартышка, а также женское прозвище Мартыниха.

Фамилия Мартынихины — яркий пример «матронимической» модели, когда род ведётся не от отца, а от матери или вдовы. Такие фамилии встречаются реже отчеств на -ов/-ев и -ин. Обычно они возникали в ситуациях, когда женщина после смерти мужа становилась главой семьи и её именование переходило на детей. Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России, где суффикс -их- в прозвищах был особенно употребителен. Окончательный вывод о месте и времени возникновения конкретной ветви Мартынихиных требует обращения к архивным записям и генеалогическим разысканиям.