Фамилия Мартышин — классический пример того, как имя, данное при крещении, через цепочку бытовых форм превращается в наследственное родовое прозвание. Основа здесь — имя Мартын, народный вариант канонического Мартин (от латинского Martius — «посвященный Марсу», то есть воинственный). В русской повседневной речи это имя часто приобретало уменьшительно-ласкательные формы, и одной из них стала Мартыша.

Фамилия образована по продуктивной модели с суффиксом -ин. Если основа имени оканчивается на -а или -я, фамилия получает именно этот суффикс: Мартыша → Мартышин. Буквально это значит «сын Мартыши» или, шире, «потомок того, кого звали Мартышей». Такая модель — одна из древнейших в русском именослове, она характерна для фамилий, возникших в среде крестьян и посадских людей, где редко использовали полное церковное имя в быту.

Церковное имя Мартин давалось в честь нескольких почитаемых святых. Самый известный — святитель Мартин Исповедник, римский папа VII века, сосланный за защиту православия в Херсонес Таврический (нынешний Крым), где и скончался. Другой покровитель — Мартин Милостивый, епископ Турский, в прошлом римский воин, прославившийся кротостью и помощью бедным. Оба образа — воина и страдальца за веру — давали имя Мартин дополнительный смысловой оттенок стойкости, но в бытовой русской среде это значение почти стерлось, уступив место привычному звучанию.

Географически фамилия Мартышин не привязана к одному региону. Ее можно встретить и в центральных областях России, и в Поволжье, и на Урале. Это объясняется тем, что имя Мартын было распространено повсеместно, а не только в какой-то одной местности. В отличие, скажем, от фамилий на -ский, которые часто указывают на шляхетское или духовное происхождение, фамилии на -ин, как Мартышин, в массе своей принадлежали крестьянскому и мещанскому сословию.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Мартышин стоит в одном ряду с Мартыновым, Мартынкиным, Мартышевым. Разница — в суффиксе: Мартынов — от полной формы имени, Мартышин — от уменьшительной. Это не делает фамилию «младше» или «старше» — обе формы сосуществовали столетиями, просто фиксировали разное отношение к имени в момент закрепления прозвища за семьей.

Точное время возникновения фамилии Мартышин установить сложно: массовое закрепление фамилий у крестьян произошло в XIX веке, но отдельные носители могли появиться и раньше, особенно в среде служилых людей и ремесленников. Тем не менее, фамилия остается живым свидетельством того, как латинское имя через церковный обиход и народное произношение стало частью русского культурного ландшафта.