Фамилия Плеханян — редкий случай, когда армянская фамилия имеет русскую основу, а не наоборот. Её носители — потомки армян, живших в Российской империи, и фамилия образована по армянской модели с суффиксом -ян, который значит «из рода» или «принадлежащий». Основа же — русская фамилия Плеханов, широко распространённая в центральной России.

Исходная русская фамилия Плеханов происходит от прозвища Плехан. В старину «плеханом» называли человека с широкими, покатыми плечами — крепкого, коренастого, возможно, невысокого, но сильного. Слово родственно диалектному «плеха» — плечо, и встречается в псковских и тверских говорах. Таким образом, предок Плеханяна мог быть русским по происхождению, но его потомки, обрусевшие армяне, переделали фамилию на свой лад, добавив -ян.

Вероятнее всего, фамилия возникла в среде армянского купечества или мещанства, жившего в городах юга России — Ростове-на-Дону, Нахичевани-на-Дону, Ставрополе или в Крыму. Армяне, переселявшиеся туда с XVII–XVIII веков, нередко брали за основу фамилии прозвища или имена окружающих русских, чтобы быстрее адаптироваться. Плеханян — не единственный пример: есть и Плехановы, ставшие Плехановянами, и обратные случаи, когда армянскую фамилию русифицировали.

Суффикс -ян в этой фамилии стоит под ударением (Плеханя́н), что типично для армянских фамилий, образованных от двусложных основ. В написании она устойчива, в отличие от фамилий на -янц, которые чаще встречаются у западных армян. Так что Плеханяны — скорее всего, потомки восточных армян, живших в русскоязычной среде.

Других версий происхождения — от тюркского или персидского корня — нет, и они были бы натяжкой. Фамилия прозрачна: русское прозвище плюс армянский патронимический суффикс. Носителей её немного, и в основном они сосредоточены на юге России и в Армении.