Фамилия Митилинео звучит для русского уха необычно, и это не случайно. Перед нами яркий пример фамилии, образованной от географического названия, причем не российского, а средиземноморского. Основа — топоним Митилини (Μυτιλήνη), так называется главный город и порт на греческом острове Лесбос. В русской традиции XIX — начала XX века это название нередко передавали как Митилена или Митилине, а человека, родом оттуда, называли «митилинец» или, по греческой модели, «митилинеос». Суффикс -ео в русской передаче фамилии — это адаптация греческого окончания, указывающего на принадлежность к городу или местности.

Скорее всего, фамилия Митилинео появилась в южнорусских губерниях или в Крыму, где были исторически сильны греческие общины. Выходцы из Греции, переселявшиеся в Российскую империю в XVIII–XIX веках (особенно во время русско-турецких войн), нередко получали или сохраняли фамилии по месту прежнего жительства. Так, купец или ремесленник, прибывший из Митилини, мог записаться как Митилинео — «тот, кто из Митилини». Это аналог русских фамилий типа Москвин, Тверитинов или Ржевский, но с греческим корнем.

Версия о происхождении от личного прозвища или имени маловероятна: в греческой антропонимике нет распространенного имени «Митилинеос», а в русской среде такое прозвище могло закрепиться только за греком-чужеземцем. Таким образом, фамилия Митилинео — не случайный звуковой комплекс, а четкий маркер географического происхождения. Носитель этой фамилии может с высокой вероятностью вести род от греческих переселенцев, связанных с островом Лесбос и его главным городом.

Словообразовательная модель проста: топоним → суффикс принадлежности → русская фамилия. Ударение, по аналогии с греческим оригиналом, скорее всего, падает на второй слог: Митилинео. Встречаются варианты написания с одной «н» (Митилиео), но это скорее описки, так как в основе два «н» (греч. Μυτιλήνη). Фамилия крайне редкая, и её носители, вероятно, сосредоточены на юге России, в Краснодарском крае или в Крыму, а также в среде потомков греческих эмигрантов за рубежом.