Фамилия Мартышева — это русская фамилия, в основе которой почти наверняка лежит крестильное имя Мартин. В переводе с латыни Мартин означает «посвященный Марсу», то есть «воинственный». Имя это было хорошо известно на Руси, но в быту его часто сокращали: от разговорной формы Мартыша и пошла фамилия. Суффикс «-ев» указывает на принадлежность: Мартышев — это «сын Мартыши», то есть потомок человека, которого в семье или в округе звали уменьшительным Мартыша.

Существует и другая версия, хотя она менее убедительна. Слово «мартын» в некоторых русских говорах означало птицу семейства чайковых или же особую рыболовную снасть. Сторонники этой гипотезы считают, что прозвище Мартыша могло указывать на род занятий предка — например, на рыбную ловлю. Однако для такой фамилии, как Мартышева, церковное имя остаётся более естественным и частотным объяснением: подавляющее большинство русских фамилий на «-ов/-ев» образовано именно от имён, а не от редких нарицательных слов.

Сама модель «имя + уменьшительный суффикс -ш- + фамильный суффикс -ев» очень характерна для русского ономастикона. Сравните: Тимоша → Тимошев, Яша → Яшев, Паша → Пашев. Фамилия Мартышева вписывается в этот ряд, что косвенно подтверждает её «именное» происхождение. Иными словами, предок носительницы этой фамилии, скорее всего, был просто Мартышей — так ласково или обиходно звали Мартина.