Фамилия Митарова — женская форма от Митаров, а та, в свою очередь, образована от мужского личного имени или прозвища Митар. В русской ономастике это довольно редкий случай, когда основа фамилии не имеет очевидных параллелей с распространёнными каноническими именами (Иван, Пётр, Василий) или названиями профессий. Поэтому главный вопрос — что стояло за словом «Митарь».

Самая вероятная версия ведёт к тюркским корням. В тюркских языках (татарском, башкирском, казахском) слово «митар» или близкие к нему формы означали «целитель», «знахарь», «лекарь», а также могли относиться к человеку, обладающему даром предвидения или магическими способностями. В среде татарских и башкирских мурз и служилых людей такие прозвища были нередки. Фамилия Митаров (и Митарова) могла закрепиться за потомками человека, которого в округе знали как знахаря или ведуна. Суффикс -ов указывает на стандартную русскую модель образования от отчества: «чей?» — Митаров, то есть сын Митара.

Вторая, менее очевидная гипотеза, связывает фамилию с диалектным русским словом. В некоторых говорах (прежде всего южнорусских) «митарь» или «митарить» означало «мытарить», «мучить», «заставлять страдать». Соответственно, Митарем могли прозвать человека с тяжелым, неуживчивым характером, либо того, кто постоянно попадал в переделки. Однако эта версия слабее: слово «мытарь» в русском языке исторически связано с церковнославянским «мытарь» (сборщик податей), а форма через «и» встречается редко и, скорее всего, является вторичной.

Географически фамилия Митарова встречается в основном в Поволжье (Татарстан, Башкортостан, Самарская и Оренбургская области), что косвенно подтверждает тюркскую версию происхождения. Сословная принадлежность предков могла быть разной: от крестьян до служилых людей, принявших православие, но сохранивших в фамилии память о тюркском прозвище. Какого-либо известного исторического деятеля с этой фамилией в открытых источниках нет — это редкая, локальная фамилия, скорее всего, сформировавшаяся в одном или нескольких селениях.