Фамилия Мртиросян — одна из тех, где ухо, привыкшее к славянским окончаниям, спотыкается о скопление согласных в начале. Но для носителя армянского языка здесь нет ничего необычного. Корень фамилии — «мртир» (մրտիր), что восходит к греческому «мартирос» (μάρτυρας) — «мученик», «свидетель веры». В армянской церковной традиции это слово прочно связано с именем Мртир (Мартирос), которое давали в честь святых мучеников. Фамилия Мртиросян, таким образом, означает «принадлежащий к роду Мртира» — сын или потомок человека по имени Мртир.

Модель образования типична для армянских фамилий: к основе имени добавляется патронимический суффикс -ян (варианты -янц, -енц). Фамилии на -ян, по данным ономастов, стали массово закрепляться в Армении в XIX веке, особенно после реформы 1836 года, когда требовалось упорядочить учёт населения. До этого человека могли называть просто по имени отца: «Мртири тун» (дом Мртира). Суффикс -ян вытеснил более древние формы на -унц и -енц, хотя в диаспоре встречаются варианты Мртиросянц.

Интересная деталь: фамилия Мртиросян не привязана к какому-то одному ремеслу или сословию. Её носители могли быть и крестьянами, и священниками, и ремесленниками — всё зависело от того, кем был конкретный Мртир. Однако из-за религиозного корня можно предположить, что в некоторых семьях имя давали в память о предке, пострадавшем за веру, или о святом, чтимом в этом роду. Встречается фамилия преимущественно в областях исторической Армении — в Шираке, Лори, а также среди армянской диаспоры в России, Грузии и странах Ближнего Востока.

Сравнение с однокоренными фамилиями показывает, что Мртиросян — не единственная ветвь. Есть Мартиросян (более распространённая, с грецизированной формой корня) и Мртычян (от уменьшительной формы имени). Разница в написании — результат диалектных произносительных вариантов: в западных говорах армянского языка «р» могло выпадать или смягчаться, но в фамилии Мртиросян сохранился более архаичный, книжный вариант с полным звучанием корня.