Фамилия Мартынычева образована от имени Мартын, которое является просторечной формой мужского личного имени Мартин. Оно восходит к латинскому «мартинус» — «воинственный», «подобный Марсу», то есть посвящённый древнеримскому богу войны. В русской традиции имя Мартын было распространено в крестьянской и мещанской среде, что и отразилось в фамилии.

Словообразовательная модель здесь необычна: суффикс -ычев (-ичев) встречается реже, чем привычные -ов или -ин. Он указывает на происхождение от отчества, образованного от имени с окончанием на твёрдый согласный: Мартын → Мартыныч. Таким образом, Мартынычева — это буквально «дочь (или жена) Мартыныча», то есть потомок человека по имени Мартын. Женская форма фамилии закрепилась, когда носительницей стала женщина, но исторически родовая ветвь идёт от мужского предка.

Сравнение с однокоренными фамилиями показывает, что Мартынов встречается повсеместно и часто, а Мартынычев — вариант более редкий, локальный. Географически фамилия тяготеет к центральным и южнорусским областям, где имя Мартын было особенно популярно. В дореволюционных переписях такие фамилии чаще встречались среди государственных крестьян и однодворцев, чем среди дворянства, что подтверждает её «простонародное» происхождение.

Таким образом, фамилия Мартынычева — не просто производное от имени, а маркер определённого социального слоя и региональной традиции имянаречения. Она сохранила редкий суффикс, который в русской ономастике встречается в основном в отчествах, перешедших в фамилии.