Фамилия Плехоткин — одна из тех, где корень вызывает споры, а суффикс подсказывает, как её могли образовать. Основа «плехот» или «плехотк» не лежит на поверхности, но если присмотреться, проступает связь с диалектным словом «плехоть» — так в некоторых русских говорах называли мякину, отходы при обмолоте зерна, или вообще что-то мелкое, негодное. В этом случае Плехоткиным могли прозвать человека, который занимался очисткой зерна или жил бедно, «на плехотях». Вторая версия ведёт к глаголу «плехать» — в старых говорах это значило «плескать», «бить по воде», и прозвище Плехота могли дать неуклюжему или шумному человеку. Третья, менее вероятная, — искажение от «Плохоткин», где корень «плох»: но звук «л» в таком случае обычно не переходит в твёрдый, а фамилия устойчиво пишется через «е».

Суффикс «-кин» в русских фамилиях — один из самых распространённых, он образует притяжательные формы от основ на «-а» или «-я». Плехоткин буквально значит «сын Плехотки» или «человек из рода Плехотки». Сама форма «Плехотка» — уменьшительное от прозвища Плехота, что типично для деревенской ономастики: так могли называть младшего в семье или человека с яркой чертой, которую хотели смягчить. Фамилия почти не встречается за пределами центральной России и Поволжья, чаще всего — в бывших Рязанской и Тамбовской губерниях. Это указывает на её крестьянское происхождение: в среде духовенства или дворянства такие «бытовые» прозвища были редки.

Сравнение с однокоренными фамилиями проясняет картину. Плеханов (от «плехать» — плескать, хлопать) и Плехатый (от «плехатый» — лысый, плешивый) имеют другие суффиксы и значения. Плехоткин же стоит особняком: суффикс «-отк» в основе (Плехотка) — редкий, он встречается в единичных прозвищах вроде «Чесотка» или «Болотка». Это делает фамилию не просто указанием на занятие или внешность, а на конкретное, возможно, насмешливое прозвище, которое закрепилось за одним родом. Документальных упоминаний о Плехоткиных до XVIII века не сохранилось, но по модели образования фамилия сложилась не позднее первой половины XVII столетия, когда такие «-кин» формы стали массово вытеснять отчества.