Фамилия Подоплёкин образована от прозвища Подоплёка, которое в старину давали человеку по характерной детали одежды или поведению. Основа фамилии — слово «подоплёка», означавшее подкладку, нашивку под мышкой у мужской рубахи. В переносном смысле это слово приобрело значение «скрытая причина», «тайный умысел», поэтому прозвище могли получить человек скрытный, себе на уме, или, напротив, тот, кто носил рубаху с заметной, хорошо видной подоплёкой. Разбор фамилии показывает типичную славянскую модель: к прозвищу Подоплёка добавили суффикс -ин, указывающий на принадлежность, — так получилось «сын Подоплёки», то есть Подоплёкин.

Именования, образованные по той же модели, что и фамилия Подоплёкин, широко представлены в ономастике восточных, западных и южных славян. Славянские фамилии возникали от личного прозвища или от имени (христианского или языческого). В данном случае мы имеем дело именно с прозвищной основой, что роднит Подоплёкиных с фамилиями вроде Рубахин, Лаптев или Кафтанов, где в основе лежит предмет одежды. Суффикс -ин здесь не случаен: он характерен для фамилий, образованных от слов женского рода или от прозвищ с окончанием на -а, и в северорусских землях встречается чаще, чем на юге.

География бытования фамилии неоднородна. Подоплёкины встречаются в центральных областях России и в Поволжье, что согласуется с распространением слова «подоплёка» в северных и среднерусских говорах. В южных регионах, где рубахи кроили иначе, это прозвище приживалось реже. Среди однокоренных фамилий — Подоплёков, вариант с суффиксом -ов, который мог возникнуть под влиянием фамилий на согласную основу, а также Подоплёкин с ударением, смещённым на последний слог, что часто случалось при переносе фамилии в городскую среду.

О точных датах появления фамилии говорить сложно: письменные источники по таким прозвищным фамилиям отрывочны. Однако модель, по которой образован Подоплёкин, активно работала в XV–XVII веках, когда крестьянские и посадские фамилии только закреплялись. В переписных книгах того времени могли фиксировать человека как «Подоплёка» без фамильного окончания, и лишь позднее его дети и внуки стали писаться Подоплёкиными.