Фамилия Двинских — одна из тех, что хранит прямую географическую отсылку. Её основа — гидроним Двина. В России известны две крупные реки с таким названием: Северная Двина и Западная Двина. Скорее всего, предок носителей этой фамилии жил на берегу одной из них или переселился оттуда. Форма на -их (Двинских) типична для северных и сибирских регионов, особенно для Архангельской, Вологодской и Вятской губерний. Такие фамилии отвечали на вопрос «чьи?» и означали принадлежность целому роду: Двинских — «из семьи Двинских», то есть тех, кто родом с Двины.

Менее вероятна, но не исключена версия, связывающая фамилию с древним армянским городом Двин. В IV–XIII веках он был крупным ремесленно-торговым центром и столицей Армении при персидских правителях. Если родоначальник Двинских действительно был выходцем оттуда, его прозвище Двинский указывало бы на ремесленника или купца, прибывшего из этого города. Однако для русской фамильной традиции такая связь менее типична, а вот гидронимическое происхождение — самое прямое и распространённое.

Суффикс -ск- в основе (Двин-ск-их) тоже говорит о территориальной принадлежности: так образовывали прозвища по месту жительства. Со временем прозвище Двинский закрепилось за потомками, и фамилия приобрела окончание родительного падежа множественного числа — -их, что окончательно закрепило её в северорусской модели.