Фамилия Плёсовы отвечает на вопрос «чей?» и образована по самой распространённой в русском языке модели — притяжательный суффикс -ов, который добавляли к основе. Основой послужило прозвище или именование Плёс. Такой тип фамилий закрепился в основном в XV–XVII веках, когда за потомками закреплялось имя отца или деда, часто — по месту, откуда человек был родом.

В основе лежит слово «плёс» (или «плёсо»). В говорах так называют участок реки между перекатами — с ровным течением, спокойной водой и, как правило, приглубым дном. На Украине похожее слово «плес» могло означать омут. Но у фамилии есть и более конкретная географическая привязка: город Плёс на Волге, ныне в Ивановской области. Это древнее поселение, известное с XV века. Выходец из такого города или человек, живший на берегу реки у плёса, получал прозвание Плёс, а его дети и внуки становились Плёсовыми.

Топонимы с корнем «плёс» встречаются по берегам многих водоёмов — от северных рек до южных. Поэтому нельзя утверждать, что все Плёсовы происходят именно из волжского города. Часть семей могла получить фамилию независимо, просто по месту жительства у широкого и ровного участка реки. В этом смысле фамилия Плёсов — типичный пример «географического» прозвища, которые в старину давали не только по названию деревни, но и по природному ориентиру.

Точное время возникновения фамилии проследить сложно: крестьянские и посадские фамилии в разных регионах закреплялись неравномерно, вплоть до конца XIX века. Однако сам тип образования — от прозвища с суффиксом -ов — указывает на достаточно раннее происхождение, когда фамилия ещё не была наследственной, а лишь закреплялась за главой семьи.

Среди однокоренных фамилий встречаются Плесов, Плесовский, Плешаков (от «плешь», но нередко путают) и Плёсов. Написание с буквой «ё» — не орфографическая ошибка, а сохранение ударной позиции, которая в документах могла передаваться и как «е». Поэтому в старых записях одну и ту же семью могли писать по-разному: Плёсов и Плесов.