Фамилия Митрий — редкий случай, когда в основе лежит не полное имя, а его краткая обиходная форма. В данном случае — от имени Дмитрий. В русских говорах, особенно на юге и в центральных областях, было распространено произношение «Митря», «Митрей», а также «Митрий» как вариант самого имени. Фамилия закрепилась именно в такой записи, без начального «Д», что отражает живую народную фонетику: звук «д» перед «м» мог выпадать или не писаться из-за аканья и упрощения групп согласных.

По словообразовательной модели фамилия относится к нулевым, или «чистым», фамилиям: суффикс отсутствует, в качестве фамилии выступает само имя в именительном падеже. Такие фамилии (ср. Борис, Павел, Иван) типичны для украинской и белорусской традиции, но встречаются и в русской среде, особенно у духовенства или в западнорусских землях. Однако в случае с Митрий нельзя исключать, что это не фамилия в привычном смысле, а позднее закреплённое отчество или прозвище: «Митрий» — сын Митрия (Дмитрия). Окончание -ий указывает на церковнославянскую или литературную форму, что сближает фамилию с семинарскими, где давали «благозвучные» имена в полной записи.

География фамилии узкая. По данным современных открытых баз, Митрий встречается в основном на юге России (Краснодарский край, Ростовская область) и на Украине. В XVIII–XIX веках носители могли быть выходцами из крестьян или однодворцев, где имя Дмитрий в быту сокращали до Митря, а при переписи или в церковных книгах записывали по-разному — и как Митрев, и как Митриев, и как Митрий. Фамилия без суффикса — более редкий вариант, она могла возникнуть при прямой записи прозвища: «Иван Митрий» (то есть Иван, которого зовут Митрий) или как указание на отца: «Петров сын Митрий».

Спорных версий здесь немного. Иногда пытаются связать фамилию с греческим «митрий» (от слова «митра» — головной убор), но это натяжка: имя Дмитрий (Димитрий) восходит к Деметре, богине плодородия, и не имеет отношения к митре. Вероятнее всего, фамилия Митрий — это простонародная форма канонического имени, застывшая в документах и передавшаяся потомкам.