Մարտիրոս Սարյանի անեցի նախնիները գաղթել են Ղրիմ, որտեղից նրանց շառավիղները տեղափոխվել են Նոր Նախիջևան: Սարյանը 1895 թ-ին ավարտել է Նոր Նախիջևանի հայ-ռուսական հանրակրթական, 1903 թ-ին՝ Մոսկվայի գեղանկարչության, քանդակագործության և ճարտարապետության ուսումնարանները, կատարելագործվել Վալենտին Սերովի և Կոնստանտին Կորովինի դիմանկարի արվեստանոցում: Սովորելու տարիներին ստեղծել է մոր՝ Ուստիան Սարյանի (1898 թ.), Սոֆյա Միանսարյանի (1903 թ.) դիմանկարները, «Ինքնանկարը», «Մայրավանքը» (երկուսն էլ՝ 1902 թ.) և այլ գործեր:
1901 թ-ին Սարյանն առաջին անգամ եղել է Երևանում, Աշտարակում, Վաղարշապատում, Սևանում, 1902 թ-ին՝ Անիում: