Фамилия «Мтронов» — редкий случай в русской ономастике. Она не входит в число распространённых, и её написание сразу бросается в глаза: в корне нет гласной между «М» и «Т». Такое сочетание согласных нехарактерно для исконно русских основ, поэтому первая версия — это искажение или упрощение исходной формы.

Скорее всего, перед нами вариант фамилии Митронов, которая произошла от полного имени Митрон. Само имя Митрон — это народная, разговорная форма церковного имени Митродор (от греческого «дар матери») или, что ещё вероятнее, сокращение от имени Димитрий (в просторечии — Митроха, Митрон). Модель образования типична: основа имени (Митрон) + патронимический суффикс -ов, означающий «сын Митрона» или «принадлежащий Митрону». В русских говорах «аканье» (произношение «Митрон» как «Метрон») могло закрепиться на письме, а затем при небрежной записи или в условиях высокой частотности фамилии произошло стяжение — выпадение гласной «и» или «е». Так Митронов превратился в Мтронов.

Вторая, менее вероятная версия, отталкивается от редкого прозвища Мтрон. В некоторых диалектах «мтрон» — искажённое «мутрон» или «муторный» (надоедливый, хлопотный человек). Однако такое прозвище почти не фиксируется в исторических источниках, в отличие от имён Митрон и Митродор, которые встречаются в писцовых книгах XVI–XVII веков.

Географически фамилия Мтронов (как и её исходная форма Митронов) тяготеет к южнорусским и центральным областям — Тульской, Рязанской, Орловской губерниям, где было сильно «акающее» произношение. Носители этой фамилии в прошлом — скорее всего, крестьяне или посадские люди, чьё родовое имя закрепилось за потомками человека по имени Митрон. В современной России фамилия встречается редко, что только подтверждает её происхождение через случайное упрощение при записи или передаче по наследству.