Фамилия Плетюхин образована по той же модели, что и множество русских фамилий: от личного прозвища Плетюха с помощью патронимического суффикса -ин, указывающего на принадлежность потомку («чей-то сын»). В основе лежит прозвище Плетюха, и здесь есть две основные версии его происхождения.

Первая и наиболее правдоподобная версия связывает прозвище с севернорусским диалектным словом «плетень» — так в говорах называли выдумщика, фантазёра. Слово происходит от глагола «плести» в переносном значении — «рассказывать небылицы, сочинять». В этом случае предок Плетюхиных был человеком с яркой фантазией, любившим приукрасить рассказ, за что и получил своё прозвище. Такое значение хорошо вписывается в народную традицию давать прозвища по характеру или манере поведения.

Вторая, менее вероятная гипотеза, тоже отталкивается от глагола «плести», но в прямом значении — «вить, перевивать». Тогда Плетюхой могли называть мастера по плетению верёвок, корзин или лаптей. Ремесленные прозвища вообще часто ложились в основу фамилий, однако для данного случая диалектное значение «выдумщик» выглядит убедительнее: прозвища по чертам характера в северных говорах были распространены не меньше, чем по занятиям.

Интересно, что фамилия Плетюхин сохранила архаичный суффикс -юх-, который в прозвищах часто придавал слову экспрессивный, шутливый оттенок. Подобные образования (Плетюха, Болтуха, Вертюха) типичны для неофициальных имён, которые давали в деревне для простоты общения. Форма на -ин, а не на -ов, также указывает на то, что прозвище оканчивалось на гласный, что характерно для северных и некоторых центральных регионов России.

Поскольку прозвище Плетюха закрепилось за человеком как основное именование, его дети и внуки со временем стали Плетюхиными. Так потомок выдумщика или, если верить второй версии, мастера-плетельщика, получил фамилию, которая сегодня звучит как память о прозвище далёкого предка.