Фамилия Мартысюк — типичный пример украинской модели образования фамилий через суффикс -юк. В украинской ономастике этот суффикс играет ту же роль, что и русские -ов/-ев или -ин: он указывает на родство по мужской линии, буквально «маленький» или «сын» того, кто назван в основе. То есть Мартысюк — это «сын Мартыся».

Основа фамилии — имя Мартысь. Оно не встречается в церковных святцах как самостоятельное, а является народной, бытовой формой от более длинных крестильных имён. Скорее всего, перед нами производное от Мартын (латинское Martinus — «посвящённый Марсу», «воинственный»). В украинской среде имя Мартын давало множество уменьшительных вариантов: Мартысь, Мартыш, Мартынко. Реже Мартысь могло восходить к редкому имени Мартирий (греческое «мученик») или Мартиниан (латинское «сын, потомок»), но эти версии менее вероятны — такие имена почти не встречались в народном обиходе.

Географически фамилия Мартысюк тяготеет к западным и центральным областям Украины: Волынь, Подолье, Житомирщина, Хмельничина. Именно в этих регионах суффикс -юк — один из главных маркеров фамилий, в отличие от восточноукраинских -енко или западноукраинских -ич.

Интересно, что у фамилии есть близкие «родственники»: Мартыщук, Мартынчук, Мартынюк. Все они образованы от одной корневой основы (Мартын-), но с разными суффиксальными вариантами. Мартысюк стоит в этом ряду особняком — он использует нестандартную промежуточную форму Мартысь, а не прямое Мартын. Это говорит о том, что предок носителя фамилии был известен в своей среде именно под ласкательным именем Мартысь, а не полным Мартын.

Социальный статус первых Мартысюков, скорее всего, был крестьянским или казацким. Фамилии на -юк в массе своей принадлежали простым людям, а не шляхте. Документальных свидетельств о дворянских корнях этой фамилии нет.