Фамилия Мартюничева — редкий пример отчества второго порядка, то есть «внучьего» имени. Если разобрать цепочку: в основе лежит имя Мартюня, народная форма канонического Мартин (от латинского Martinus — «посвященный Марсу», то есть «воинственный»). Сын Мартюни становился Мартюничем, а его ребёнок, внук Мартюни, получал фамилию Мартюничев. Женская форма — Мартюничева — закрепилась за женой или дочерью Мартюничева.

Ключевая деталь, на которую стоит обратить внимание, — суффикс -ич. В русской традиции отчества на -ич (Петрович, Ильич) были принадлежностью знати или, позже, уважительным обращением. Но в фамилиях этот суффикс указывает на иное: он характерен для белорусской и украинской моделей образования. В Беларуси и на западе России фамилии на -ичев (Мартюничев, Кузьмичев) встречаются чаще, чем в центральных или восточных областях. Так что, скорее всего, предки Мартюничевых жили на белорусско-русском пограничье или в западнорусских землях.

Имя Мартюня — это не просто сокращение от Мартин. В говорах суффикс -юня придавал имени ласкательный или обиходный оттенок. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с именем Мартюня, особенно в северных и западных уездах. Фамилия, образованная от такой формы, говорит о том, что родоначальника в быту звали именно Мартюней, а не полным церковным именем.

В современной России фамилия Мартюничева редкая. Её можно встретить в Костромской, Нижегородской и Кировской областях, а также в некоторых районах Беларуси. География подтверждает версию о западнорусском или белорусском корне. По сословной принадлежности предки, скорее всего, были крестьянами или мещанами — дворянские роды с такой фамилией в исторических списках не значатся.