Фамилия Митрухов образована от имени Митруха — разговорной формы канонического имени Дмитрий. В народной среде имя Дмитрий давало множество производных: Митя, Митюха, Митроха, Митруха. Суффикс -ух- в имени Митруха носит фамильярно-ласкательный оттенок, характерный для русской деревни. Фамилии на -ов, как Митрухов, типичны для центральных и северных областей России: они указывают на принадлежность «сын Митрухи» или «из семьи Митрухи».

Среди других фамилий от того же корня — Митрофанов (от имени Митрофан), Митюков, Митяев. Митрухов стоит особняком: основа Митруха встречается реже, чем Митя или Митроха, поэтому фамилия менее распространена. По данным современных справочников, Митруховы чаще всего встречаются в Воронежской, Ростовской областях и на Кубани — регионах, куда в XVIII–XIX веках активно переселялись крестьяне из центральной России.

Версия о связи фамилии с румынским или молдавским именем Mitru (краткая форма от Dumitru) маловероятна для русского контекста: фамилия Митрухов — исконно русская, с типично русским суффиксом -ов. В документах XVII–XVIII веков имя Митруха фиксируется в переписных книгах как личное имя крестьян и посадских людей. Таким образом, предок носителя фамилии Митрухов с большой вероятностью был крестьянином или ремесленником, которого в быту звали Митруха — сокращённо от Дмитрий.