Фамилия Мартынина образована по самой распространённой в русской ономастике модели — с помощью суффикса -ин. Этот суффикс указывал на принадлежность: Мартынина — это «дочь (или жена) Мартына». В основе лежит крестильное мужское имя Мартын (церковная форма — Мартин, от латинского Martinus, «посвящённый Марсу» или «воинственный»). В русской традиции имя было популярно среди крестьян и мещан, особенно в XVII–XIX веках, поэтому и фамилия встречается нередко.

Форма Мартынина — это женский вариант фамилии Мартынин. В русском языке такие фамилии не склоняются по родам в официальных документах, но в быту женская форма закрепилась за женщинами, а мужская — за мужчинами. Мужской вариант Мартынин тоже существует, но встречается реже: чаще можно найти Мартынов, образованный от того же имени, но с другим суффиксом. Разница в суффиксе указывает на разные диалектные или сословные традиции: -ин характерен для северных и центральных областей России, тогда как -ов — для южных и восточных.

Географически фамилия Мартынина распространена неравномерно. По данным современных телефонных справочников и архивов ЗАГС, наибольшая концентрация носителей — в Вологодской, Архангельской и Кировской областях, а также в Пермском крае. Это косвенно подтверждает северное происхождение суффикса -ин. Встречаются и единичные записи в Сибири, куда фамилию могли занести переселенцы в XIX веке.

Интересная деталь: в некоторых старых метрических книгах XVIII века фамилия писалась через «о» — Мартонина. Это могло быть следствием акающего произношения (в говорах имя Мартын звучало как «Мартон») или ошибки писаря. Такие варианты — Мартонины — изредка встречаются и сейчас, но их носители, скорее всего, родственны Мартыниным.

Таким образом, Мартынина — фамилия, которая прямо говорит о предке по имени Мартын. Она не несёт дополнительного прозвищного смысла (в отличие, например, от фамилий от профессий), а просто фиксирует имя отца или мужа. Социальный контекст — крестьянская или мещанская среда, без дворянских корней, что типично для фамилий на -ин.