Фамилия Мхитаров — яркий пример того, как географическое происхождение и этническая принадлежность предков закрепляются в русской фамильной модели. Её основа — армянское мужское имя Мхитар, которое в переводе с древнеармянского означает «утешитель» (от глагола «мхнел» — утешать). Это имя было широко распространено в армянской среде благодаря святому Мхитару, основателю знаменитой конгрегации мхитаристов на острове Святого Лазаря в Венеции. Носители имени Мхитар встречались и среди других народов Закавказья, но армянский корень здесь наиболее вероятен.

Русский суффикс -ов, добавленный к основе, — типичный способ адаптации иноязычных фамилий в Российской империи. Он указывает на принадлежность: «Мхитаров» буквально значит «сын Мхитара» или «из рода Мхитара». По такой же модели образованы фамилии Аванесов, Карапетов, Петросянов — все они сохранили исходное имя, но получили русское патронимическое окончание. Это говорит о том, что предок рода Мхитаровых был крещён именем Мхитар и, скорее всего, жил в среде, где русская административная система требовала оформления фамилий по стандарту «имя + -ов».

Особенность фамилии — её редкий для русского уха звуковой облик. В отличие от массовых Ивановых или Петровых, Мхитаровы компактно сосредоточены в регионах с исторически сильным армянским присутствием: в Ставропольском и Краснодарском краях, Ростовской области, а также на юге России и в Закавказье. Встречается она и в Армении, но там чаще используют форму Мхитарян (с армянским суффиксом -ян), тогда как окончание -ов выдает переселенческую ветвь, чьи предки попали в русскую культурную орбиту в XVIII–XIX веках.

С точки зрения словообразования, фамилия прозрачна: корень мхит- (от имени Мхитар), суффикс -ар- (характерный для армянских имён, ср. Геворк, Вартан) и русский фамильный суффикс -ов. В дореволюционных документах могла встречаться вариация Мхитаровъ. Двойных толкований у фамилии нет: она не восходит к прозвищу или ремеслу, а целиком связана с личным именем, что типично для фамилий, возникших в среде, где имя давалось по святцам или по семейной традиции.