Фамилия Мартынушкин образована от имени Мартынушка, уменьшительно-ласкательной формы канонического имени Мартин. В переводе с латинского Martinus означает «посвящённый Марсу» или «воинственный». Мартин — одно из древнейших христианских имён, широко распространённое в Европе благодаря святому Мартину Турскому, покровителю воинов и нищих. На русской почве это имя давали как в крестьянской, так и в купеческой среде, но именно уменьшительная форма Мартынушка указывает на бытовое, неофициальное употребление.

Словообразовательная модель проста: к основе Мартынушк- добавлен патронимический суффикс -ин, который в русских фамилиях означает «чей?» — то есть «сын Мартынушки». Суффикс -ушк- здесь придаёт имени ласкательный оттенок, характерный для северных и центральных говоров. В отличие от фамилий на -ов/-ев (Мартынов), вариант с -ин встречается реже, но именно он подчёркивает личную, семейную связь с конкретным предком по имени Мартынушка.

Географически фамилия Мартынушкин тяготеет к регионам, где была распространена «акающая» речь и где имя Мартин бытовало в народной форме с ударением на первый слог — Мартын. В архивных записях XIX века носители фамилии встречаются в Вятской, Костромской и Вологодской губерниях. В современных справочниках фамилия редкая, не входит даже в первую тысячу по частотности.

Однокоренные фамилии — Мартынов, Мартынович, Мартынчик, Мартынкин — отличаются суффиксами, но все восходят к тому же имени Мартин. Мартынушкин стоит особняком: двойной уменьшительный суффикс (-ушк- + -ин) сохранил память о том, как в быту называли человека, а не его отца. Это не просто «сын Мартына», а «сын того, кого звали ласково Мартынушкой». Такая форма могла возникнуть в среде, где старшего в семье или уважаемого человека называли именно так, а фамилия закрепилась за его потомками уже в документах.