Фамилия Двоеносова образована от прозвища или нецерковного имени Двоенос. В её основе лежит числительное «два» (в древнерусской форме «двое») и глагол «носить». Скорее всего, прозвище указывало на человека, который постоянно носил что-либо вдвоём или имел привычку носить два предмета одновременно — например, два меча, два котла или два ведра. Вряд ли речь шла о профессии: в ремёслах такие уточнения не были нужны. Скорее, это бытовая характеристика, данная односельчанами за наблюдаемую особенность.

Суффикс -ов- в фамилии типичен для русских фамилий, образованных от прозвищ на согласный. Женская форма Двоеносова — это вариант для замужней женщины или дочери; мужская форма — Двоеносов. Фамилия редкая, её география неширокая. По данным современных справочников, чаще всего она встречается в центральных и южных областях России, в частности в Волгоградской и Воронежской областях, что может указывать на локальное бытование прозвища в среде крестьянского или казачьего населения.

У слова «двоенос» есть и другая, менее вероятная версия: в некоторых говорах так могли называть человека, который носил двойное имя — мирское и крестильное. Но в древнерусской антропонимии для этого существовали другие термины, поэтому основная гипотеза остаётся бытовой. Фамилия не имеет отношения к дворянским родам — она возникла в простонародной среде, где прозвища давали метко и без затей.