Фамилия Митенов образована от прозвища или нецерковного имени Митень. Если посмотреть на словообразовательную модель, то перед нами типичная патронимическая фамилия с суффиксом -ов, то есть «чей?» — «Митенов», сын Митеня. Основа здесь — не полное имя, а его производная, уменьшительная форма. Но от какого именно имени образован Митень? Самый очевидный и распространённый вариант — от канонического имени Дмитрий. В русской народной традиции имя Дмитрий давало целый ряд обиходных форм: Митя, Митенька, Митяй, Митюха и, в том числе, Митень. Усечение первого слога (Ди- отпало) и добавление суффикса -ень — обычный приём для ласкательных имён в северных и центральных говорах. Таким образом, Митенов — буквально «потомок Митеня», то есть Дмитрия.

Менее вероятная, но не исключённая версия связывает основу с мирским именем Митень, которое могло происходить не от Дмитрия, а от глагола «митить» или существительного «митень» в диалектах. В некоторых говорах «митень» — это медлительный, нерасторопный человек, или же, наоборот, тот, кто «митит» — целится, метит. Однако эта гипотеза слабее: во-первых, глагол «митить» в значении «целиться» — скорее южнорусский, а суффикс -ень в прозвищах встречается реже, чем в именных формах. Во-вторых, подавляющее большинство русских фамилий на -ов с основой на -ень восходят именно к крестильным именам (Иван — Иваненков, Пётр — Петренков и т.д.). Поэтому версия с Дмитрием — основная и наиболее правдоподобная.

Географически фамилия Митенов довольно редкая. Она встречается в основном в центральных областях России и в Поволжье, что косвенно подтверждает её происхождение от народной формы имени, распространённой именно в этих регионах. В документах XVII–XVIII веков можно встретить крестьян и посадских людей с фамилией Митенов, но известных дворянских родов с такой фамилией нет — она оставалась в крестьянской и мещанской среде.

Уникальная деталь, которая отличает эту фамилию от других «митиных» производных: в отличие от массовых фамилий Митяев или Митин, Митенов сохранила редкую суффиксальную форму -ень, которая в современном русском языке почти не используется для образования новых имён. Это делает фамилию своеобразным «археологическим» следом живой разговорной речи прошлого, где Дмитрия могли ласково называть именно Митенем, а не только Митей.