Фамилия Мтиуллин — редкий случай, когда географическое происхождение просматривается почти сразу, а вот с корнем всё сложнее. В основе почти наверняка лежит топоним или этноним «Мтиулети» — историческая область в горной Грузии, в верховьях реки Белая Арагви. Жителей этой области называли мтиулами (от грузинского «мта» — гора). Тогда Мтиуллин — это русифицированная фамилия, возникшая у выходца из Мтиулети, который оказался в русскоязычной среде.

Суффикс -ин здесь работает по стандартной модели: от основы на -а/-я (мтиула) образуется притяжательное прилагательное, а затем фамилия. Фонетическая адаптация «мтиул» → «мтиуллин» с удвоенной «л» — результат того, что носители русского языка на письме закрепили произношение с долгим согласным, хотя в исходном грузинском слове двойной «л» нет. Такое удвоение нередко встречается в фамилиях, образованных от иноязычных основ на стыке морфем.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с тюркским корнем. В казахском и башкирском языках есть слово «мти» или «мити» в значении «упрямый», «своенравный». Однако форма «Мтиуллин» с окончанием -ин для тюркских фамилий нетипична: у башкир и татар преобладает -ов/-ев. Скорее всего, это более позднее переоформление исходной фамилии под русский патронимический суффикс, но грузинская версия выглядит убедительнее и объясняет и корень, и редкую конструкцию.

Среди носителей фамилии Мтиуллин нет громких исторических фигур, известных по энциклопедиям. Фамилия локальна и немногочисленна, встречается в основном в центральной России и Поволжье, что косвенно подтверждает версию о миграции: грузинские фамилии в этих регионах — редкость, но единичные случаи фиксируются с XIX века, когда выходцы с Кавказа поступали на военную или гражданскую службу и получали русифицированные фамилии.