Фамилия Миротеев образована от редкой разговорной формы крестильного имени Мирон — Миротей. Само имя в переводе с древнегреческого означает «благоухающий», «источающий благовоние». Чаще в народе использовали другие уменьшительные варианты — Мироха или Мироня, поэтому форма Миротей встречается реже, что и делает фамилию заметной на фоне однокоренных.

Словообразовательная модель проста: к основе Миротей добавили типичный русский суффикс принадлежности -ев, который указывает на «сына» или «потомка» человека по имени Миротей. То есть Миротеев буквально — «чей-то сын», «из рода Миротея». Родственными по той же основе считаются фамилии Миротин и Миротинцев, хотя они используют другие суффиксы и могли возникнуть независимо.

Есть и вторая, менее очевидная версия. В Заокском районе Тульской области стоит село Миротино. Если предок носителя фамилии жил в этой местности или был выходцем оттуда, прозвище Миротей могло закрепиться за ним по названию села, а уже затем превратиться в фамилию. Такое смешение личного имени и топонима в народной ономастике встречается часто, и исключать его для Миротеева нельзя. Однако более правдоподобным выглядит всё же происхождение от имени: топонимическая версия объясняет единичные случаи, тогда как имя Мирон было широко распространено после крещения Руси.

Письменная фиксация фамилии в старых документах встречается нечасто, что говорит о её сравнительной редкости. Скорее всего, она сложилась в центральных русских губерниях, где имя Мирон было привычным, а форма Миротей бытовала в местных говорах. Со временем потомки человека по имени Миротей унаследовали это обозначение как родовое, и оно закрепилось в неизменном виде — Миротеев.