Фамилия Мартыняк — характерный пример украинской и белорусской модели фамилий на -як. Если русские фамилии чаще заканчиваются на -ов и -ин, а польские на -ский, то суффикс -як в восточнославянском именослове указывает на принадлежность к определённому лицу или на прозвищное происхождение. В основе лежит крестильное имя Мартын (от латинского Martinus — «посвящённый Марсу», римскому богу войны). В народной среде имя приобрело множество форм: Мартын, Мартин, Мартыня, Мартынко, и от одной из них — Мартыня — с помощью патронимического суффикса -як и образовали фамилию. Буквально Мартыняк — «сын Мартыни» или «потомок Мартына».

Географически фамилия тяготеет к западноукраинским землям: Львовская, Ивано-Франковская, Тернопольская области, а также к юго-востоку Польши (Подляшье, Холмщина) и югу Беларуси (Брестчина). В Российской империи носители фамилии чаще всего числились крестьянами или мещанами. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано — суффикс -як в среде шляхты был нехарактерен, там предпочитали -ский или -ович.

Интересная деталь: в некоторых говорах Галиции слово «мартыняк» могло быть не просто отчеством, а прозвищем для человека, родившегося в ноябре (день святого Мартина — 11 ноября), но эта версия менее убедительна, так как фамилия образована именно от личного имени, а не от календарного праздника.

Написание фамилии устойчиво: Мартыняк, без вариантов с «и» (Мартиняк) — это указывает на украинскую фонетику, где «ы» звучит твёрже, чем в русском. В польском языке аналогичная фамилия писалась бы Martyniak, с мягким «i», и встречается у поляков, но реже. Таким образом, Мартыняк — фамилия, которая прямо говорит о предке по имени Мартын и о том, что родом он, скорее всего, из украинского или белорусского села.