Фамилия Милютенкова — женская форма фамилии Милютенков, и её разбор стоит начать не с корня, а с суффикса. Перед нами модель на -енков, характерная для южнорусских и украинских говоров. Если в северной и центральной России патронимы чаще образовывали с помощью -ов/-ев (Милютов) или -ин (Милютин), то суффикс -енков указывает на территорию: Курская, Орловская, Воронежская губернии, а также восток Украины. Там фамилии на -енко и -енков были массовыми и означали «сын такого-то» или «потомок».

Основа фамилии — Милютен(ко). Корень здесь — Мил-, от древнерусского имени Мила, Миля или Милюта. Это не полное крестильное имя, а сокращённая, домашняя форма от Милонег, Милован или Милослав. В основе лежит прилагательное «милый» — дорогой, любимый, приятный. Так в быту называли ребёнка, которого ласкали, или человека с мягким, уживчивым характером.

Примечательна цепочка: от прозвища Милюта (ласкательное с суффиксом -ут-) образовали Милютенко («сын Милюты»), а потом, уже при переносе в русскую официальную фамилию, добавили русский суффикс -ов: Милютенков. То есть Милютенкова — это «дочь/жена того, кто был сыном Милюты». Такая тройная словообразовательная конструкция встречается реже, чем простые фамилии, и выдаёт историю миграции или смены языковой среды: предок носил украинскую форму, а потом её русифицировали.

О сословном происхождении носителей фамилии Милютенкова точных данных нет, но модель на -енков в XIX веке была распространена среди крестьян, однодворцев и мещан юга России. Дворянские роды с таким суффиксом практически не встречаются. Таким образом, предки современной Милютенковой — скорее всего, вольные земледельцы или служилые люди из южных окраин Московского государства, которые сохранили в фамилии память о ласковом домашнем имени родоначальника.