Фамилия Мартыновских стоит особняком даже на фоне редких русских фамилий — она образована по архаичной модели, которая почти не встречается за пределами северных и сибирских говоров. Это так называемая фамилия на -их/-ых, причём в форме родительного падежа множественного числа. Если коротко: предка звали Мартын, его дом и семью называли «Мартыновы», а про всех домочадцев говорили «они Мартыновских» — то есть из рода Мартыновых. Со временем эта застывшая форма превратилась в наследственную фамилию.

Основа здесь прозрачная: мужское крестильное имя Мартын (латинское Martinus — «посвящённый Марсу», «воинственный»). В русской традиции имя было распространённым, особенно в крестьянской и купеческой среде. Но суффикс -ских выдаёт не просто отчество, а коллективную принадлежность. Такие фамилии типичны для Вятки, Пермской губернии, Архангельской области и Сибири, куда переселенцы принесли этот способ именования. В центральной России и на юге так фамилии не строили — это маркер северного или уральского происхождения.

Интересная деталь: в документах XIX века форму Мартыновских могли записывать и как Мартыновскихъ, и как Мартыновских (без твёрдого знака на конце — уже после реформы орфографии). Но встречается и вариант Мартыновских в значении «сын Мартына» — то есть та же модель, что у фамилий типа Черных, Бедных, Косых. Это не ошибка писаря, а живое диалектное словообразование.

Ономасиологически фамилия Мартыновских стоит в одном ряду с однокоренными Мартынов, Мартынцев, Мартынюк, но отличается от них именно способом оформления. Если Мартынов — это стандартное притяжательное прилагательное («чей?» — Мартынов), то Мартыновских — это уже ответ на вопрос «из каких?». Такая конструкция подчёркивает родовую общность, а не личную принадлежность.

Что касается социального слоя: носители фамилии почти наверняка были государственными или помещичьими крестьянами, реже — мещанами. Дворянских родов с окончанием -ских в такой форме не зафиксировано: дворянские фамилии обычно имели суффикс -ский/-цкий в именительном падеже (Мартыновский), а не в родительном множественного. Так что Мартыновских — фамилия демократичная, народная, с чёткой географической привязкой к северу и Уралу.