Фамилия Утмелидзе — одна из тех, что сразу выдают грузинское происхождение носителя, но её внутренняя форма заставляет задуматься. В грузинской ономастике конечный элемент -дзе (в русской передаче часто -идзе или просто -дзе) означает «сын» и является самым массовым фамильным суффиксом в западной Грузии. Основа же — «утмели» — в современном грузинском языке напрямую не употребляется и явно архаична.

Скорее всего, в основе лежит древнегрузинское слово «утмели» или диалектный вариант, родственный общекартвельскому корню со значением «знать, ведать». Отсюда — «утмели» как «знающий», «сведущий», «мудрый». В таком случае Утмелидзе — это «сын знающего», то есть потомок человека, которого в общине почитали за ум или учёность. Прямых параллелей с русскими фамилиями от «знать» здесь нет, но смысловой аналог — что-то вроде Знатнова или Ведаева.

Вторая, менее вероятная, версия отталкивается от возможного тюркского влияния в регионе. В некоторых тюркских языках есть корень «ут» — «огонь», а «утмели» могло бы значить «огненный», «пылкий». Однако для фамилий с суффиксом -дзе тюркская основа — редкость, и грузинская этимология выглядит убедительнее.

Географически фамилия Утмелидзе тяготеет к исторической области Гурия и прилегающим районам Западной Грузии. Там фамилии на -дзе особенно распространены, и местные говоры могли сохранить слово «утмели» дольше, чем литературный язык. Носители фамилии, судя по архивным записям XIX — начала XX века, были в основном крестьянами, но с явным указанием на грамотность или занятие, требовавшее знаний (например, писари или учителя при церковных школах).

В русском языке фамилия пишется только через «е» — Утмелидзе, хотя по-грузински ударение падает на первый слог: У́тмелидзе. Встречающееся иногда написание Утмилидзе — ошибка, возникшая из-за акающего произношения в некоторых говорах.