Фамилия Митронин, а в форме множественного числа Митронины, ведет начало от личного имени предка. В ее основе лежит имя Митроня — производная, разговорная форма мужского крестильного имени Митрофан. С греческого это имя переводится как «слава матери» или «найденный матерью». Покровителем имени считают Святого Митрофана, первого Константинопольского патриарха, который происходил из царского рода и был особо почитаем императором Константином. Предание приписывает ему дар предвидения и способность исцелять недуги.

Существует и вторая гипотеза, менее распространенная: имя Митроня могли использовать как просторечную форму имени Дмитрий, которое также имеет греческие корни и означает «принадлежащий Деметре». В этом случае фамилия оказалась бы связана с культом древнегреческой богини плодородия, но версия с Митрофаном выглядит правдоподобнее: она опирается на прямое фонетическое сходство и традиционную для русской ономастики модель сокращения длинных церковных имен.

Морфологически фамилия проста: суффикс -ин указывает на принадлежность, то есть «сын Митрони». Такая модель типична для фамилий, образованных от имен, оканчивающихся на гласный или мягкий согласный. Потомки человека по прозвищу Митроня со временем закрепили за собой фамилию Митронин, которая позже в документах могла фиксироваться и во множественном числе — Митронины, как это часто случалось при записи целых семей или дворов.

Фамилия встречается в исторических документах. В Книге памяти Саратовской области упомянут бондарь артели «Красный пищевик» Митронин Андрей Васильевич, родившийся в 1886 году в городе Марксштадте. Это ценное свидетельство, которое показывает, что носители фамилии были среди мастеровых и ремесленников Поволжья. К известным представителям рода относят Митронина Александра Федоровича — летчика-испытателя 1-го класса, инженера-полковника.

Фамилия Митронин — памятник славянской культуры, но процесс формирования каждой отдельной фамилии мог быть длительным и не всегда имел привязку только к одной местности. Поэтому окончательно говорить о точном времени и месте происхождения фамилии Митронин можно лишь на основании серьезных генеалогических исследований, которые учитывали бы и географию расселения, и вариативность написания в архивных источниках.