Фамилия Митронина образована от мужского крестильного имени Митрофан, которое в переводе с греческого означает «слава матери» или «найденный матерью». В основу фамилии легла производная разговорная форма этого имени — Митроня. Такая модель типична для русских фамилий: от уменьшительно-ласкательного имени, которым человека звали в быту, а не в церковных документах, и возникло семейное прозвание.

Покровителем имени считают святого Митрофана, первого Константинопольского патриарха. Он происходил из царского рода и пользовался особым уважением императора Константина. Житие приписывает ему удивительные способности: дар предвидения и исцеление людей от недугов. Именно поэтому имя было распространено среди православных, а его производные формы встречались в разных сословиях.

Существует и другая гипотеза происхождения: Митроня могла быть производной формой имени Дмитрий, которое тоже имеет греческие корни и переводится как «принадлежащий Деметре». Однако эта версия менее убедительна. Фонетически Митроня ближе к Митрофану, а связь с Дмитрием потребовала бы промежуточных форм вроде Митря или Митроха, которые дали бы другие фамилии — Митрохин, Митряев. Поэтому основная версия выглядит правдоподобнее.

Фамилия Митронина закрепилась за потомками человека по имени Митроня. Суффикс -ин указывает на принадлежность: буквально «чей?» — Митронин, то есть сын, внук или потомок Митрони. Такие притяжательные фамилии в русском языке чаще всего образовывались от основ, оканчивающихся на -а или -я, что как раз соответствует форме Митроня.

Среди носителей фамилии был Александр Федорович Митронин (1915–1964), летчик-испытатель первого класса, инженер-полковник, участник Великой Отечественной войны. Его биография — пример того, как фамилия с церковными корнями органично вписалась в советскую эпоху, не потеряв исторической памяти об имени предка.

Сама фамилия встречается преимущественно в центральной России и Поволжье, где имя Митрофан было особенно популярно в XVIII–XIX веках. Сегодня она нечастотна, но сохраняет живую связь с древним греческим именем и его русской народной переработкой.