Фамилия Мартюничев — это отчество второго порядка, или «внучество». Строится она по цепочке: имя Мартюня → отчество Мартюнич → фамилия Мартюничев, то есть буквально «внук Мартюни». Суффикс -ич в данном случае работает как показатель отчества, а вся конструкция с конечным -ев закрепляет родовую принадлежность.

В основе лежит имя Мартюня — народная, обиходная форма канонического крестильного имени Мартин. Это имя латинского происхождения: Martinus означает «посвящённый Марсу» или просто «воинственный». На Руси имя пришло с христианством, и одним из самых почитаемых покровителей считается Мартин Милостивый, епископ Турский. Его биография примечательна контрастом: сначала он был римским воином, затем принял монашество и прославился милосердием. Этот переход от воинского служения к духовному хорошо запоминается и объясняет популярность имени в Средневековье.

Фамилии с суффиксом -ичев (как Мартюничев, Даниловичев, Павлиничев) встречаются реже, чем обычные на -ов и -ин. Ономасты часто связывают такую модель с белорусским или западнорусским ареалом, где отчества на -ич дольше сохранялись как самостоятельная форма, а затем уже обрастали фамильным суффиксом. В центральных и северных русских землях эта конструкция менее типична.

Говорить о точной дате и месте возникновения фамилии сложно: процесс закрепления фамилий у крестьян и мещан растянулся до XIX века. Но сама модель «имя на -я → отчество на -ич → фамилия на -ев» — архаичная, и корни Мартюничевых уходят в те времена, когда человека называли просто по деду: «чей ты? — Мартюничев».

Встречаются также однокоренные фамилии: Мартюнин, Мартюхов, Мартюшин. Все они восходят к тому же имени Мартин, но через разные уменьшительные формы (Мартюня, Мартюха, Мартюша). Мартюничев стоит в этом ряду особняком из-за своего двойного отчества, что делает фамилию более громоздкой по форме, но и более точной по родословной: она прямо указывает на имя деда, а не отца.