Фамилия Митиолу звучит нехарактерно для русского уха, и это не случайно: её происхождение, скорее всего, не славянское, а румынское или молдавское. В русском языке она практически не встречается, зато распространена в Молдове и Румынии. На это указывает и окончание -у, типичное для румынских фамилий (сравните: Яловеску, Караджиу, Митиоглу). В молдавском варианте кириллицей она может писаться как Митиолу, а в румынской латинице — Mitiolu.

Основа фамилии — личное имя Митиол. Это уменьшительно-ласкательная форма от румынского имени Думитру (аналог русского Дмитрия). Суффикс -ол в румынской антропонимии выполняет ту же роль, что и русские -ок, -ик: превращает полное имя в домашнее, фамильярное прозвище. Таким образом, Митиол — это «маленький Думитру» или «Дмитрик». Фамилия Митиолу, образованная от этого прозвища, буквально означает «сын Митиола» или «принадлежащий Митиолу».

Версия о греческом корне (от греческого имени Митилини) менее вероятна, хотя греческое влияние на молдавскую ономастику было велико. Однако суффикс -ол и связь с именем Думитру прослеживаются чётче. Социальный контекст прост: в XIX — начале XX века, когда у молдавских крестьян и мещан массово закреплялись фамилии, прозвище Митиолу могло закрепиться за целым родом. Носители фамилии — потомки человека, которого в быту звали Митиолом, то есть, скорее всего, выходцы из сельской местности, где подобные «уличные» прозвища были нормой.