Фамилия Плахунов образована от прозвища Плахун. В основе этого прозвища лежит диалектное слово «плахун» — так в некоторых русских говорах называли плаксу, человека, склонного к слезам. Слово «плахун» родственно глаголу «плакать» и образовано с помощью суффикса -ун-, который в русском языке часто указывал на деятеля по характерному действию (ср. «бегун», «говорун», «крикун»). Соответственно, Плахуном могли прозвать ребёнка или взрослого, который часто плакал, либо дать такое имя в насмешку.

Однако есть и другая, менее распространённая версия. В некоторых регионах «плахуном» называли деревянную колотушку, используемую в плотницком деле, или человека, который колет плахи (дрова). В этом случае прозвище носило бы профессиональный оттенок, указывая на ремесло предка. Но первая версия — от плаксивого характера — выглядит правдоподобнее, поскольку прозвища по поведению встречаются в русском ономастиконе гораздо чаще, чем узкопрофессиональные.

Суффикс -ов- в фамилии Плахунов — стандартный патронимический элемент, указывающий на принадлежность («сын Плахуна»). Такая модель была типична для крестьянских и мещанских фамилий центральной России. Фамилия не элитарная, не дворянская; её носители, скорее всего, происходили из крестьянской или посадской среды.

Географически фамилия Плахунов встречается преимущественно в центральных и южных регионах России: в Воронежской, Ростовской, Волгоградской областях, а также в Сибири. Это косвенно подтверждает её народное, диалектное происхождение — слово «плахун» фиксируется в южнорусских говорах.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Плаксин, Плаксов, Плакунов — показывает, что все они образованы от одного корня, но с разными суффиксами. Плахунов стоит в этом ряду особняком из-за редкого суффикса -ун-, который придаёт прозвищу более выразительный, даже несколько грубоватый оттенок.