Фамилия Мартюков образована от имени Мартюк — народной, разговорной формы крестильного имени Мартин. С латыни Мартин переводится как «посвящённый Марсу» или «воинственный». В русской ономастике это один из случаев, когда полное церковное имя в быту сократили и приспособили к местному произношению: Мартин превратился в Мартюка, а затем, по модели «чей?» — Мартюков.

Словообразовательная схема здесь стандартная для русских фамилий: суффикс -ов указывает на принадлежность, то есть Мартюков буквально значит «сын Мартюка» или «из семьи Мартюка». Но есть в этой фамилии и менее очевидный нюанс: имя Мартин в дореволюционной России было распространено не повсеместно, а с заметным региональным перекосом. В южных и западных губерниях — на Украине, в Белоруссии, в Смоленской и Брянской областях — оно встречалось гораздо чаще, чем, скажем, в центральных или северных землях. Причина в том, что католический культ святого Мартина Турского был популярен у западных славян, и через польское и белорусское влияние имя проникло в русскую среду именно с этих территорий. Поэтому фамилия Мартюков, скорее всего, имеет западнорусские или украинско-белорусские корни.

Стоит добавить, что параллельно существовала и фамилия Мартынов — от той же основы, но через форму Мартын. Мартюков же отличается более «просторечным» суффиксом -юк-, который в белорусском и украинском языках часто давал уменьшительные или обиходные варианты имён. В русской среде такая форма тоже прижилась, но осталась менее частотной, чем классический Мартынов. Если искать прямую аналогию, можно вспомнить фамилии вроде Андрюков (от Андрей) или Петюков (от Пётр) — все они построены по одному принципу: полное имя через уменьшительную форму дало фамилию на -ов.

Никаких точных дат, сословных данных или перечня известных носителей у фамилии Мартюков нет — в открытых источниках она не фигурирует как дворянская или широко известная. Это рядовая фамилия, каких тысячи, но её происхождение прозрачно и укладывается в одну короткую историю: предок был Мартюком, то есть Мартином, а его потомки стали Мартюковыми.