Il ne s’agit pas d’une référence à Charles Martel, grand père de Charlemagne. Ce "martel" est une ancienne forme de marteau servant à aplatir un morceau de fer ou à enfoncer un clou. Dès le XVIe siècle, "avoir martel", c'était "avoir du souci" ; "marteler le cerveau de quelqu'un", c'était "le peiner, le tourmenter". C'est à partir du XVIIIe siècle…
que l'expression prend la forme d'aujourd'hui. C'est une métaphore qui compare les préoccupations permanentes à des coups de marteau qui résonneraient dans la tête. L’expression appelle la régularité et la continuité de la frappe. L’esprit est constamment soumis à la même demande qui revient. C’est se faire du souci, être obsédé par un même problème.