Фамилия Мертулова — женская форма, мужская, соответственно, Мертулов. Её основа, скорее всего, не связана с привычными русскими корнями, и это главная особенность, которая сразу бросается в глаза. Если отбросить фамильный суффикс -ов (указывающий на принадлежность: «чей?» — сын Мертула), остаётся корень Мертул-. В русской ономастике такой основы почти нет, что заставляет искать её происхождение за пределами славянских языков.

Наиболее вероятная версия — тюркское происхождение. В тюркских языках существует имя Мертул или Муртул, которое восходит к арабскому «муртада» — «довольный», «избранный», «угодный (Богу)». Это имя было распространено у народов, исповедующих ислам, в частности у татар, башкир, казахов. Фамилия Мертулов могла появиться у крещёных татар или у русских, в родословной которых был предок с таким именем. Суффикс -ов в этом случае — типичный русский способ адаптации иноязычного имени в фамилию.

Менее распространённая, но возможная версия — связь с греческим именем Мартирий (в просторечии Мартул) или с латинским Мартул (уменьшительное от Март). Однако в этом случае мы бы ожидали больше вариантов с «а» в корне (Мартулов), а не с «е». Фонетический переход «а» в «е» под влиянием аканья или местных говоров возможен, но для фамилии, зафиксированной в документах, это менее типично, чем прямое заимствование.

Географически фамилия Мертулова нечастая. Встречается в Поволжье, на Урале и в Западной Сибири — регионах, где исторически были сильны татарские и башкирские общины. Это косвенно подтверждает тюркскую версию. Предки современных носителей фамилии могли быть крестьянами или мещанами, но точных данных о сословной принадлежности без генеалогического исследования нет.

Словообразовательно фамилия проста: имя Мертул (Муртул) + притяжательный суффикс -ов. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Мерту́лова, хотя в разговорной речи возможны варианты. Фамилия редкая, и её носителям стоит обратить внимание на историю семьи в татарских или башкирских родословных — именно там, вероятно, скрывается ключ к её значению.