Фамилия Мильтените — одна из тех, что сразу выдают своё нерусское происхождение. В русском языке фамилий с таким окончанием практически нет, и это главная подсказка: перед нами типичная литовская фамилия женского рода с суффиксом -ите. Если мужчина-литовец носил бы фамилию Мильтенис, то его жена или дочь — Мильтените. Такая модель образования характерна для литовской антропонимики, где суффиксы -ис, -ас, -ус указывают на мужской пол, а -е, -ите — на женский.

Основа фамилии — Мильтен- — скорее всего восходит к литовскому слову miltas (мука) или miltai (мука, мука как продукт). В таком случае Мильтенис — это прозвище, которое давали человеку, имевшему отношение к муке: мельнику, торговцу мукой или пекарю. В литовской ономастике фамилии, образованные от названий ремёсел и продуктов, встречаются часто, и Мильтенис органично вписывается в этот ряд. Менее вероятно, хотя и не исключено, что корень связан с личным именем Мильтис — уменьшительной формой от какого-либо христианского имени, но связь с мукой выглядит более прямой и понятной.

Географически фамилия Мильтените (и её мужской вариант Мильтенис) распространена в основном в Литве, особенно в Жемайтии и Аукштайтии. В России и других странах бывшего СССР она встречается редко, обычно в семьях, которые либо сами переехали из Литвы, либо имеют литовские корни. Из-за окончания -ите русскоязычные носители часто воспринимают её как женскую фамилию, не склоняя по падежам, хотя по правилам литовского языка склонение возможно.

В дореволюционных документах фамилия могла записываться по-разному: Мильтенис, Мильтеняй, Мильтене. После присоединения Литвы к Российской империи в конце XVIII века многие литовские фамилии русифицировали, добавляя окончания -ов или -ин, но Мильтените, судя по всему, сохранила свою исходную форму, что говорит о сравнительно позднем появлении её носителей в русскоязычной среде или о сознательном сохранении национального звучания.