В основе фамилии Мартышев лежит крестильное православное мужское имя Мартин, которое в переводе с латинского означает «посвященный Марсу, воинственный». Основой же для фамилии послужила его уменьшительная разговорная форма Мартыша. Согласно другой, менее убедительной гипотезе, фамилия Мартышев образована от слова «мартын», т.е. Это существительное могло лечь в основу прозвища Мартыша, которое, вероятно, указывало на род занятий предка (например, рыбалка). Таким образом, потомок человека, обладающего именем Мартин, со временем получил фамилию Мартышев.