Фамилия Мартюшин образована от имени Мартюша — уменьшительной формы канонического имени Мартин (или Мартын). С латинского Martinus переводится как «посвященный Марсу; воинственный». В народной среде полное имя редко использовалось в быту, зато ласкательные и обиходные формы вроде Мартюша приживались легко и естественно. Именно от них и пошли фамилии на -ин: Мартюшин, Мартышин, Мартишин.

Словообразовательная модель проста: к основе Мартюш- добавили типичный русский суффикс принадлежности -ин. Такой суффикс указывает на родство: Мартюшин буквально значит «чей?» — сын или потомок Мартюши. В этом смысле фамилия ничем не отличается от тысяч других русских фамилий на -ин, образованных от прозвищ и уменьшительных имён.

Церковные покровители имени — святой Мартин исповедник, римский папа, защищавший православную веру от еретиков и скончавшийся в Крыму в VII веке, а также Мартин Милостивый, епископ Турский (Франция), который сначала служил воином, а потом принял монашество. Однако в крестьянской и мещанской среде выбирали имя чаще не в честь конкретного святого, а по традиции или в память о старших родственниках.

Географически фамилия Мартюшин встречается в Поволжье и на юге России. В Книге памяти Республики Татарстан упомянут Мартюшин Антон Степанович, родившийся в 1873 году в селе Малый Толкиш Чистопольского района. Эта запись — не просто архивная строка, а свидетельство, что фамилия бытовала в среде государственных крестьян Закамья. Село Малый Толкиш — типичное русское поселение на территории бывшего Чистопольского уезда Казанской губернии, где осели переселенцы из центральных областей.

В отличие от фамилий Мартынов или Мартинов, которые образованы от полной формы имени, Мартюшин стоит ближе к народной, разговорной традиции. Такие фамилии реже попадали в официальные документы, но в крестьянской среде были распространены шире, чем кажется по справочникам.