Фамилия Плесецкая — женская форма, её носительницы чаще всего потомки мужчин с фамилией Плесецкий или Плесецкой. В основе фамилии лежит топоним: название населённого пункта Плесецк или Плесецкое. Самый известный из них — посёлок Плесецк в Архангельской области, известный космодромом. Но фамилия могла возникнуть и раньше, чем этот посёлок получил известность, и независимо от него: деревни с похожими названиями (Плесы, Плесец) встречаются в разных регионах России, особенно на севере и северо-западе.

Модель образования типична для «географических» фамилий: суффикс -ск- указывает на принадлежность к месту. Плесецкий — тот, кто родом из Плесецка или Плесца. Такие фамилии часто получали дворяне по названию своих владений, но в народной среде их давали крестьянам, переселившимся из одной деревни в другую, или служилым людям, приписанным к определённому месту службы.

Корень «плес» в названии восходит к древнерусскому «плёс» — участок реки между изгибами или перекатами, широкое водное пространство. Так что Плесецк изначально — селение на речном плёсе. Фамилия Плесецкая, таким образом, отсылает к речному ландшафту и конкретной местности.

В отличие от фамилий на -ов/-ев, которые в основном крестьянские, фамилии на -ский/-цкий исторически считались более «аристократичными» или «польскими» по происхождению, но в России они охватили все сословия, включая духовенство и мещан. Плесецкая могла принадлежать и потомкам польской шляхты, если корень связан с польским топонимом (например, Plesiec), но для русской традиции северное, поморское происхождение выглядит убедительнее.

Ударение в фамилии обычно падает на второй слог: Плесéцкая. Вариант с ударением на первый слог встречается реже и может указывать на местный говор или иную топонимическую основу.