Фамилия Мартынов — одна из тех, где за привычным звучанием скрывается сразу несколько историй. Прямой и самый очевидный путь: в её основе лежит народная форма крестильного имени Мартин — Мартын. Латинское martius переводится как «воинственный» или «посвящённый Марсу», богу войны. Но крестильное имя на русской почве обросло не только церковными, но и бытовыми смыслами. Мартыном в старину называли чайку-рыболова — птицу крикливую и заметную. Поэтому не исключено, что фамилия могла возникнуть и от мирского, нецерковного прозвища, данного за сходство с этой птицей по характеру или внешности. Так что предки-Мартыновы могли быть как «воинами» по имени, так и «рыболовами» по прозвищу.

Церковных покровителей у имени два, и оба оставили след в истории. Первый — святой Мартин Милостивый, живший в IV веке. Римский воин, ставший монахом, а затем епископом Турским во Франции. Он прославился милосердием к бедным, даром предвидения и чудесами. Память его отмечают 25 октября. Второй — святой Мартин исповедник, папа римский, сосланный в Крым в VII веке, где и скончался. Его день — 27 апреля.

Дворянская ветвь Мартыновых ведёт род от выходца из Польши Саввы Мартынова, переселившегося в Московское государство в 1460 году. Этот род внесён в VI часть родословных книг сразу четырёх губерний: Калужской, Московской, Пензенской и Харьковской. Герб Мартыновых занесён в III часть «Общего гербовника дворянских родов Всероссийской империи»: в верхней серебряной части — выходящая из облаков рука в латах с мечом, в нижней голубой — между тремя серебряными шестиугольными звёздами полумесяц, обращённый рогами вверх. Намёт серебряный с голубой подкладкой.

Среди известных носителей фамилии — филолог и ботаник Иван Иванович Мартынов (1771–1833), член Российской академии; живописец-пейзажист Андрей Ефимович Мартынов (1768–1826); уральский казак, генерал-майор и войсковой атаман Василий Патрикеевич Мартынов (1863–1920). В генеалогических записях встречаются и менее известные, но не менее реальные люди: в Книге памяти Владимирской области упомянут Фёдор Александрович Мартынов, родившийся в 1895 году в деревне Польцо Муромского района, а в Книге памяти Новосибирской области — Фёдор Алексеевич Мартынов, 1867 года рождения, из деревни Воскресенская Рязанской области.