Фамилия Митронкина интересна прежде всего своей основой, которая не лежит на поверхности. В отличие от фамилий от канонических имён (Иванов, Петров), здесь мы встречаем редкую фонетическую переработку. Исходное имя, скорее всего, Дмитрий. В народной речи это имя давало множество обиходных форм: Митя, Митроха, Митроня, Митра. От последнего, с помощью уменьшительно-ласкательного суффикса -к-, образовалось имя Митронка (буквально «маленький Митроня»). Фамилия Митронкина — это форма родительного падежа, отвечающая на вопрос «чья?»: дочь или жена Митронки.

Суффикс -ин указывает на принадлежность, типичную для русских фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а, -я. В данном случае он присоединён к основе Митронк-. Модель проста: Митронка → Митронкин → Митронкина (женская форма фамилии). Мужской вариант, соответственно, Митронкин. Эта фамилия — яркий пример того, как церковное имя Дмитрий (от греческой Деметры, богини земледелия) в крестьянской среде превратилось в совершенно неузнаваемое, «своё», доморощенное прозвище.

Географически фамилия тяготеет к центральным и северным регионам России, где диалектное произношение и редукция гласных давали такие формы. Встречается она нечасто, что говорит о её локальном происхождении — вероятно, от прозвища конкретного человека в одной или нескольких соседних деревнях. Прямых аналогов в словарях фамилий (например, у Б. Унбегауна) нет, но модель полностью повторяет такие фамилии, как Митрохин или Митрофанов, только с более редкой основой.

Не стоит путать фамилию с возможной, но менее вероятной версией от греческого имени Метроний (метро — мать). Такое объяснение искусственно: в русском языке чуждое «е» перешло бы в «ё» или «и» под ударением, но форма «Митронка» естественна только для Дмитрия. Таким образом, предки носительницы фамилии Митронкина — скорее всего, крестьяне или ремесленники, в быту звавшиеся по отцу или деду Митронка, то есть «Дмитрий, да свой, деревенский».