Фамилия Мартынычевы — одна из тех, что образована не напрямую от имени, а через отчество, что сразу указывает на её патронимическую природу. Модель здесь редкая и показательная: суффикс -ычев (а не более привычный -ович/-евич) говорит о том, что в основе лежало имя Мартыныч. Так в старину называли сына человека по имени Мартын, и именно эта форма — «Мартынычев» — закрепилась как фамильное прозвание для его потомков. Фактически фамилия означает «внук (или потомок) Мартына», а точнее — «сын Мартыныча».

Имя Мартын — это народная, просторечная форма канонического церковного имени Мартин. Оно пришло на Русь вместе с христианством из латинского языка, где Martinus означало «посвящённый Марсу» или «воинственный» — по имени древнеримского бога войны. Так что далёкий предок, носивший это имя, получал его в честь святого, но в бытовом сознании имя связывалось с силой и твёрдостью характера.

Поскольку фамилия образована через сложный суффикс -ычев, она относится к числу сравнительно поздних — такие формы активно складывались в XVI–XVII веках, когда отчества на -ич начинали переходить в разряд наследственных фамилий. В основном это было характерно для служилых людей, приказных и посадских, реже — для крестьян, у которых фамилии закрепились позже.

Географически фамилия Мартынычев тяготеет к центральным и северным областям России: её можно встретить в старых переписях Вологодской и Костромской губерний, а также в Поволжье. Встречается она нечасто, что делает её интересным объектом для локального генеалогического поиска.

Нередко фамилию путают с более массовой Мартынов — но разница в суффиксе принципиальна. Мартынов — это прямое отчество от имени Мартын, а Мартынычев — вторичная форма, от отчества на -ыч, что подчёркивает более конкретную родословную привязку: «из рода Мартынычей».