Фамилия Пухленкова образована от мужской формы Пухленков, и её разумнее рассматривать в паре с однокоренными Пухлов, Пухляков, Пухтин. В основе лежит прозвище или мирское имя Пухля, Пухленя. В русских говорах «пухля» — это не только нечто мягкое, рыхлое, но и прозвище полного, тучного человека. Однако есть и другая, более конкретная версия: в диалектах «пухлень» могли называть человека с опухшим лицом, одутловатого, возможно, склонного к отёкам. Слово «пухнуть» в значении «отекать, наливаться» дало целый куст фамилий, и Пухленков — одна из них.

Суффикс -енк- в фамилии Пухленков указывает на восточноукраинское или южнорусское происхождение. В XIX веке фамилии на -енко и -енков были особенно распространены на Слобожанщине (современные Харьковская, Сумская области) и в южных губерниях России. Пухленков, таким образом, — это «сын Пухленя» или «потомок Пухленка». Форма на -ов добавилась уже при русификации: изначально фамилия могла звучать просто Пухленко, а позже, при переписях, обросла типичным русским окончанием.

Интересно, что фамилия эта довольно редкая. В отличие от массовых Пухловых, Пухленковы встречаются точечно, в основном в Воронежской и Ростовской областях, а также на Кубани. Это подтверждает её южную привязку: казачьи и крестьянские фамилии с суффиксом -енков часто оседали именно там. В списках однодворцев и государственных крестьян XVIII века такие фамилии фиксировались как «Пухленковъ», что говорит о недворянском, простонародном происхождении.

С точки зрения словообразования, Пухленков стоит в одном ряду с фамилиями типа Козленков, Гуленков, Жученков — везде основа на -еня или -енко. Это указывает на то, что прозвище было не просто описательным, а скорее уменьшительно-ласкательным: Пухленя — «маленький пухлый» или «пухленький». Возможно, так в семье звали младшего сына, который был полнее остальных. Со временем прозвище закрепилось как фамильное имя, и сейчас Пухленкова — это женская форма, которая говорит о принадлежности к роду Пухленковых.