Фамилия Мартюшины, как и многие русские фамилии, произошла от имени собственного. В её основе лежит уменьшительная форма Мартюша от крестильного имени Мартин (или Мартын). Латинское слово Martius, от которого оно образовано, означает «посвящённый Марсу», то есть воинственный. Однако в народной среде это значение быстро стёрлось, и имя воспринималось просто как христианское, данное в честь конкретных святых. Среди них — римский папа Мартин Исповедник, сосланный в Крым в VII веке, и Мартин Милостивый, епископ Турский, в прошлом римский воин, ставший монахом.

Суффикс -ин указывает на принадлежность: Мартюшин — «чей?» — сын Мартюши. Это одна из самых распространённых моделей в русской антропонимии, типичная для фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а или -я. Интересно, что форма Мартюша, а не более привычное Мартын или Мартин, говорит о разговорном, бытовом варианте имени, который бытовал в простонародье.

О точном времени возникновения фамилии судить трудно — процесс шёл несколько столетий, с XV по XVII век, и завершился позже на окраинах государства. Одна из документальных фиксаций относится к более позднему периоду: в Книге памяти Республики Татарстан указан Мартюшин Антон Степанович, 1873 года рождения, из села Малый Толкиш Чистопольского района. Эта запись — не просто архивная строка, а свидетельство того, что носители фамилии жили в волжском регионе, занимались земледелием и были частью крестьянского сословия.

Сейчас фамилия Мартюшины встречается нечасто. Она не получила широкого распространения за пределами Поволжья и некоторых центральных областей России. В отличие от однокоренных Мартыновых или Мартиновых, которые стали массовыми, Мартюшины сохранили более локальный и камерный характер — как отпечаток конкретной семейной ветви, а не всего «гнезда» однофамильцев.