Фамилия Плютенко — характерный пример украинской модели фамилий на -енко, которая в XVII–XVIII веках была распространена в Поднепровье, на Слобожанщине и в Запорожье. Суффикс -енко изначально имел значение «маленький, сын такого-то», то есть Плютенко — это буквально «сын Плюты» или «Плютов сын». Основа фамилии — прозвище Плюта, которое и дало начало всему роду.

Корень «плю-» в восточнославянских говорах многозначен. Самая вероятная версия связывает Плюту с глаголом «плюнуть» или «плевать»: такое прозвище могли дать человеку с привычкой часто плеваться, либо, в переносном смысле, — тому, кто «плевал» на условности, был дерзким или пренебрежительным. В украинском языке слово «плюта» также фиксируется в значении «слюна, плевок», что усиливает эту версию.

Менее распространённая гипотеза выводит Плюту из польского или белорусского «плюта» — «плот, сплавной лес». Тогда предок мог быть плотовщиком, сплавщиком леса. Однако для украинской антропонимии эта версия менее характерна: фамилии на -енко редко образовывались от названий профессий, чаще — от личных прозвищ.

Фамилия Плютенко не относится к числу распространённых дворянских; её носители, скорее всего, были казаками, крестьянами или мещанами. В реестрах Запорожского войска и переписях Гетманщины встречаются схожие прозвища (Плюта, Плютка), что подтверждает народное, а не книжное происхождение. Сегодня фамилия встречается в центральной и восточной Украине, а также среди потомков переселенцев на Кубани и в Сибири.