Фамилия Уртмелидзе — яркий пример грузинской антропонимии, и её разговор стоит начать с форманта. Суффикс -дзе в грузинском языке — самый распространённый патронимический показатель, означающий «сын». В западной Грузии (Имеретия, Гурия, Аджария) фамилии на -дзе встречаются особенно часто, и Уртмелидзе, скорее всего, родом именно оттуда.

Основа фамилии — слово «уртмели». Скорее всего, это топонимическое прозвище. В Грузии существует несколько сёл с названием Уртмели (например, в Ахалцихском муниципалитете). Человек, переселившийся оттуда, получал прозвище Уртмели, а его дети становились Уртмелидзе — «сын того, кто из Уртмели». Такая модель образования — от названия села — типична для грузинских фамилий этой группы.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с грузинским словом «урта» (виноградник). В этом случае Уртмели могло быть прозвищем виноградаря или владельца виноградника, а фамилия Уртмелидзе — «сын виноградаря». Однако такая трактовка требует дополнительного суффикса -ел- в основе, что делает топонимическую версию более простой и убедительной.

В русскоязычной среде фамилия сохранила грузинское окончание, не адаптируясь под русские суффиксы вроде -ов. Поэтому в документах XIX–XX веков носители фамилии могли фигурировать как Уртмелидзе, реже — с искажениями вроде Уртмелидзев, что встречалось при записи фамилий на слух в метрических книгах.

Социальный состав носителей фамилии неоднороден. Среди Уртмелидзе встречались и крестьяне, и духовенство, и дворяне — грузинское «-дзе» не указывает на сословие, а лишь на происхождение. Точных данных о численности фамилии в открытых источниках нет, но она определённо редкая даже для Грузии, что делает её географическую привязку к конкретному селу Уртмели особенно ценной для генеалогического поиска.