Фамилия Митлянский нечасто встречается, но её происхождение можно реконструировать с достаточной уверенностью. Скорее всего, она образована от географического названия — местечка Митляны или Митлянь, которое могло находиться на территории современной Беларуси, Украины или Польши. Корень «Митл-» в топонимах этого региона нередко связан с диалектным словом «митла» (метла) или же с личным именем Митла (уменьшительная форма от Дмитрий, через народное «Митрофан» или «Митя»). Однако в данном случае более вероятна именно топонимическая версия: суффикс «-янский» (в русской адаптации часто переходящий в «-анский») характерен для фамилий, указывающих на выходца из определённого населённого пункта.

Словообразовательная модель здесь проста: основа «Митлян-» (название места) плюс типичный для шляхетских и мещанских фамилий суффикс «-ский», который в Речи Посполитой и на западнорусских землях указывал на принадлежность к местности или владению. Таким образом, первый носитель фамилии Митлянский, вероятно, был либо владельцем имения Митляны, либо, что чаще, переселенцем, которого прозвали по прежнему месту жительства: «он из Митлян». В отличие от фамилий на «-ов» или «-ин», которые доминировали у крестьян и духовенства, «-ский» был более распространён среди мелкой шляхты, казацкой старшины и городского сословия, особенно на землях бывшей Речи Посполитой.

В написании фамилии возможны варианты: Митлянский, Митляньский, а в польской традиции — Mitlański. Ударение, скорее всего, падает на второй слог: Митля́нский. Редкость фамилии объясняется тем, что само исходное поселение было небольшим и, возможно, со временем исчезло или сменило название. Ономастические словари (например, работы Б. Унбегауна по русским фамилиям) не фиксируют Митлянского в числе массовых, что подтверждает его локальное, «гнездовое» происхождение. Если искать аналоги, то фамилия образована по той же модели, что и, скажем, Вилянский (от Виляны) или Ковельский (от Ковель), но с более узкой географической привязкой.

Человек с такой фамилией может с высокой вероятностью проследить корни предков до территории современной западной Беларуси или восточной Польши. Никаких данных о принадлежности к какому-то конкретному дворянскому роду нет — скорее всего, это фамилия потомков мещан или однодворцев, переселившихся в центральную Россию или на Украину в XVIII–XIX веках.