Фамилия Митросов — одна из тех, где на первый взгляд кажется, что основа ясна, а при ближайшем рассмотрении начинаются вопросы. Самое простое объяснение: от имени Митрос, которое могло быть народной формой канонического имени Дмитрий. В русских говорах имя Дмитрий нередко сокращали и переделывали в Митя, Митроха, Митрос. Суффикс -ос здесь редкий и нестандартный для русского имясложения, что сразу настораживает. Обычно такие окончания встречаются в греческих заимствованиях (Пафос, Космос) или в искусственных поздних образованиях, но в фамилиях — редкость.

Есть и другая, более убедительная версия, которую поддерживают специалисты по ономастике. Митросов могло образоваться от прозвища Митрос, связанного с диалектным словом «митрость» — так в некоторых областях называли мягкость, кротость, смирение. Человек с таким прозвищем, вероятно, отличался покладистым нравом или, наоборот, получил его с иронией. Суффикс -ов указывает на типичную русскую патронимическую модель: «чей?» — Митросов, то есть сын или потомок Митроса.

Географически фамилия редкая, встречается в основном в центральных и южных областях России, а также среди казачества. В документах XVII–XVIII веков можно найти единичные упоминания: например, в воронежских писцовых книгах попадаются Митросовы среди однодворцев — служилых людей, охранявших южные рубежи. Это говорит о том, что предки носителей фамилии могли быть не крестьянами, а людьми военного сословия, получавшими землю за службу.

Сравнение с однокоренными фамилиями помогает прояснить картину. Митрофанов — от полного имени Митрофан, тут всё прозрачно. Митрохин — от уменьшительного Митроха. А Митросов стоит особняком: если бы основа была от имени, мы бы ожидали форму Митросов как вариант Митрофанов, но имя Митрос — нетипично. Поэтому прозвищная версия выглядит правдоподобнее. В любом случае, фамилия сохранила редкую словообразовательную модель, что делает её интересным объектом для этимологического разбора.