Фамилия Плехоткина — женская форма фамилии Плехоткин. В мужском варианте она встречается чаще, но и женская форма, как отчество по мужу или отцу, бытует с той же словообразовательной историей. Основа фамилии — прозвище или нецерковное имя Плехотка, а корень — «плех-», который в русских говорах имеет прямое отношение к внешности.

Слово «плех» в диалектах (особенно южнорусских и украинских) означает лысину, плешь, а «плехатый» — лысый, плешивый. Суффикс -отк- в слове Плехотка — уменьшительно-пренебрежительный, как в «бородка» или «головка», только с оттенком насмешки. То есть Плехотка — это человек с заметной лысиной, возможно, небольшой или начинающейся. Фамилии такого типа (Плехов, Плешаков, Плеханов) широко распространены, но Плехоткин стоит особняком из-за редкого суффиксального оформления.

Модель образования проста: прозвище Плехотка → притяжательное прилагательное Плехоткин (чей? — сын Плехотки) → фамилия. Суффикс -ин указывает на принадлежность к конкретному лицу, так что предок носителя фамилии, скорее всего, был известен в своей общине именно как Плехотка — либо из-за физической особенности, либо по ироническому прозвищу.

Встречаемость фамилии невысокая, она привязана к регионам, где активно бытовали говоры с корнем «плех-»: это центральные и южные области России, а также восток Украины. В документах XIX века Плехоткины фиксировались в основном среди крестьян и мещан — сословная принадлежность типична для фамилий, образованных от прозвищ, а не от канонических имён. Связи с каким-либо ремеслом или должностью здесь нет: основа чисто описательная, внешностная.

Из однокоренных фамилий ближе всего Плехоткин стоит к Плехоткину (через «о»), а также к Плехову и Плешакову, но суффикс -отк- делает её более редкой и конкретной. Споров о происхождении корня практически нет: «плех» в значении лысины — общеславянский диалектизм, хорошо задокументированный в словарях русских народных говоров. Альтернативные версии (например, связь с глаголом «плескать» или польским «plech» — «пятно») маловероятны, так как не объясняют суффиксальной модели и бытования именно в русской среде.