Фамилия Духвалова — женская форма фамилии Духвалов, и её происхождение напрямую связано с прозвищем, которое могло звучать как Духва́л. В основе лежит корень «дух», а суффикс «-ал» в русских прозвищах часто указывал на деятеля, склонного к какому-либо действию или состоянию. В данном случае Духвалом называли человека с «широкой душой», гордого, возможно, даже хвастливого или самоуверенного — того, кто «духом хвалится». Слово «дух» здесь понималось не как воздух, а как внутренняя сила, характер, моральный настрой. Такое прозвище могли дать либо в насмешку, либо с уважением, в зависимости от контекста.

Интересно, что фамилия довольно редкая и имеет чёткую региональную привязку. По данным переписей и архивов, основная масса носителей фамилии Духваловы исторически сосредоточена в Поволжье, особенно в Самарской и Саратовской губерниях. Это не случайно: в местных говорах слово «духвал» могло иметь и более конкретное значение — так иногда называли человека, который «держит дух», то есть выносливого, упрямого или даже скупого на эмоции. Таким образом, фамилия могла возникнуть независимо в разных сёлах, но с близкой смысловой окраской.

Словообразовательная модель проста: основа «Духвал-» + типичный русский патронимический суффикс «-ов», указывающий на принадлежность («чей?» — Духвалов). То есть изначально это было отчество: сын Духвала. Женская форма Духвалова образовалась по тому же принципу, что и тысячи других русских фамилий — через добавление окончания «-а». Фамилия не дворянская и не духовного сословия (вопреки возможной ассоциации с «духом»): скорее всего, её носили крестьяне или мещане, и закрепилась она в XIX веке при массовом учёте населения.

Встречается также вариант написания с одной «л» — Духвалов, но в современной орфографии преобладает двойная «л», что соответствует правилам передачи суффикса. Если искать родственные фамилии, то ближе всего стоят Духин, Духов, Духанин — все они образованы от разных форм слова «дух», но Духвалов стоит особняком из-за редкого суффикса «-ал», который придаёт прозвищу оттенок активного, даже вызывающего поведения.