Фамилия Пухлекова — редкий случай, где суффикс -ов- стоит не на своём привычном месте. В большинстве русских фамилий на -ов/-ев ударение падает на суффикс, а основа стоит перед ним: Иванов, Петров, Соколов. Здесь же ударение, скорее всего, на первый слог — Пу́хлекова, а суффикс -ов- присоединён к прилагательному или прозвищу в форме «пухлекой». Это сразу выдаёт нестандартное происхождение: фамилию могли образовать не от имени или профессии, а от диалектного слова, которое в современном языке почти не встречается.

Корень — «пух». Он может указывать на внешность: пухлый, полный, мягкотелый человек. В русских говорах слово «пухляк» (или «пухлец») означало толстяка, а «пухлёк» — нечто рыхлое, вздутое. Форма «пухлекой» — это краткое прилагательное в родительном падеже: «сын Пухлекого», то есть «сын того, кого прозвали Пухлекой». Со временем окончание -ой стянулось, и получилась фамилия Пухлекова. По такой же модели образованы, например, Кривцов (от «кривец») или Глушков (от «глушок»), но с корнем «пух» это большая редкость.

Вероятнее всего, прозвище Пухлека дали человеку с заметной полнотой или одутловатостью лица. В крестьянской среде такие прозвища были обычны — они не несли оскорбления, а просто фиксировали внешнюю примету. Менее вероятная версия связывает фамилию с профессией: в некоторых регионах «пухлекой» могли называть того, кто работал с пухом или пером (например, скорняк или заготовщик перин), но для этого корень «пух» должен был иметь суффикс -лек-, что нехарактерно для русских ремёсел.

География фамилии узкая. Пухлековы встречаются в Поволжье, особенно в Самарской и Ульяновской областях, а также в некоторых сёлах Татарстана. Это наводит на мысль, что фамилия могла закрепиться в одном-двух населённых пунктах и распространиться оттуда. В дореволюционных переписях она почти не фиксируется, что говорит о её позднем оформлении — возможно, в XVIII–XIX веках, когда крестьянам начали массово присваивать фамилии по прозвищам.

По сословной принадлежности предки Пухлековых — скорее всего, государственные или помещичьи крестьяне. Дворянских родов с такой фамилией не известно, а в купеческих списках она не встречается. Так что носитель фамилии может с уверенностью считать, что его предки — люди из простонародья, получившие фамилию по яркой внешней черте, которая когда-то выделила одного из них среди односельчан.