Фамилия Плетенцева принадлежит к распространённому в русской ономастике типу фамилий на -ев, образованных от прозвищ, связанных с ремеслом. В основе лежит слово «плетень» — изгородь из сплетённых прутьев, а также любое плетёное изделие (корзина, лапоть, верёвка). Суффикс -ев указывает на принадлежность: «сын Плетенца» или «из семьи Плетенца». Мужская форма — Плетенцев.

Носитель прозвища Плетенец, скорее всего, был мастером по плетению. В крестьянской среде это занятие было жизненно важным: плетёные заборы (плетни) заменяли дорогой тёс, корзины и кузова использовали в хозяйстве, а лапти были повседневной обувью. Прозвище могли дать не только ремесленнику, но и человеку, который жил у плетня или имел характерную особенность — например, сутулился, напоминая сплетённую дугу.

География фамилии тяготеет к центральным и южным регионам России, где плетень был типичным элементом деревенского быта. Встречается она и на севере, но реже: там предпочитали рубленые заборы. Интересно, что фамилия Плетенцев могла возникнуть и от прозвища, данного за витиеватую, «плетёную» речь — говорливому или хитрому человеку. Эта версия менее вероятна, но лингвистически допустима.

В словообразовательном плане фамилия стоит в одном ряду с такими же «ремесленными» фамилиями, как Кузнецов, Плотников, Бондарев. Однако Плетенцев выделяется тем, что его основа не называет мастера напрямую (плетельщик), а использует предмет его труда — плетень. Это типичная для русских прозвищ метонимия: человека называли не по профессии, а по тому, что он постоянно делает или с чем связан.

В документах фамилия фиксируется с XVII века. В переписных книгах встречаются крестьяне и посадские люди Плетенцевы в Вятке, на Урале и в центральных уездах. Дворянских родов с этой фамилией в «Бархатной книге» и «Гербовнике» нет — происхождение однозначно крестьянское или мещанское.