Мартемья́нов — фамилия. Женская форма — Мартемья́нова.
Известные носители: Мартемьянов, Андрей Алексеевич (1963—2025) — советский и российский хоккеист и тренер. Мартемьянов, Валентин Семёнович (1932—1994) — советский и российский правовед, депутат. Мартемьянов, Валерий Александрович (род. 1962) — советский мотогонщик, чемпион СССР и мира по мотогонкам на льду. Мартемьянов, Владимир Давыдович (1936—1970) — советский лётчик-спортсмен. Мартемьянов, Сергей Борисович (род. 1955) — актёр. Мартемьянов, Юрий Семёнович (1930—2003) — российский лингвист и переводчик. Мартемьянова, Валентина Аркадьевна (девичья фамилия Орлова; род. 1931) — советская и российская журналистка, писательница, переводчица произведений чешских и словацких авторов. Мартемьянова, Наталья (?) — российская футболистка клуба «КАМАЗ».