Фамилия Митрошев — один из тех случаев, когда внешне простая основа таит в себе неочевидный механизм образования. На первый взгляд она напоминает патронимические фамилии на -ев от имени Митрофан (через уменьшительную форму Митроша). Но если присмотреться, то здесь работает тот же суффикс, что и в фамилиях Тимошев (от Тимофей) или Прохоров (от Прохор), — усечение полного имени и добавление -ш- перед окончанием.

Корень здесь — Митрош-, который восходит к каноническому крестильному имени Митрофан. В русской народной среде это имя, греческое по происхождению (буквально «явленный матерью»), быстро обрастало обиходными формами: Митроха, Митроня, Митроша. Именно последняя, с суффиксом -ш-, и легла в основу фамилии. Суффикс -ев указывает на принадлежность: Митрошев буквально значит «сын Митроши», то есть потомок человека, которого в быту звали Митрошей.

Интересно, что фамилия Митрошев встречается заметно реже, чем Митрофанов или Митрохин. Это говорит о том, что форма Митроша была не самой распространённой уменьшительной версией имени, а скорее локальным или семейным вариантом. Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России — Курской, Воронежской, Ростовской областям, где имя Митрофан было особенно популярно благодаря почитанию святого Митрофана Воронежского.

В сословном плане носители фамилии Митрошев, скорее всего, относились к крестьянам или мещанам. В дворянских родословных книгах эта фамилия не фиксируется — в отличие от фамилий с суффиксом -ский, которые чаще носили выходцы из духовенства или шляхты. Митрошевы — это люди, чьи предки получили фамилию по отцу, которого в деревне знали просто как Митрошу, без намёка на социальный статус.

С точки зрения словообразования фамилия типична для второй половины XVII — XVIII века, когда массово формировались русские фамилии через притяжательные суффиксы. Если сравнивать с однокоренными — Митрофанов, Митрохин, Митрошкин, — то Митрошев стоит особняком: он образован через редкий для этого имени суффикс -ш-, который чаще встречается в фамилиях от имён на -ей (Тимошей — Тимошев, Кошей — Кошев). Возможно, это указывает на то, что в конкретной местности имя Митрофан произносили с мягким окончанием «Митрош», а не «Митроша», что и закрепилось в фамилии.