Фамилия Двоянов образована от прозвища Двоян, а оно, в свою очередь, от глагола «двоить». Этот глагол имел несколько бытовых значений: мог означать «разделять надвое», «повторять одно и то же» или «вспахивать поле дважды». Скорее всего, прозвище дали человеку по его работе или привычке. Например, пахаря, который пахал землю повторно (вторичная вспашка), могли назвать Двояном. Либо так могли прозвать того, кто любил переспрашивать или делать всё дважды.

Но есть и другая, не менее правдоподобная версия. Двояном в народе называли человека, который был поразительно похож на кого-то другого — как двойник. В этом случае прозвище отражало внешнее сходство, а не занятие.

Фамилия построена по типичной русской модели: основа Двоян- плюс суффикс принадлежности -ов. Такая модель в XVI–XVII веках закрепилась за большинством русских фамилий, особенно в среде крестьян и служилых людей. Встречается фамилия и в варианте Двоянов — с ударением на второй слог, что подтверждает её происхождение именно от прозвища, а не от церковного имени. Географически фамилия тяготеет к центральным и южным областям России, где глагол «двоить» в значении «пахать вторично» был особенно распространён.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Двойников, Двояков — показывает, что корень «дво-» в русских прозвищах чаще указывал на действие или свойство, а не на число. Поэтому версия с двойником или двойной работой выглядит убедительнее, чем гипотеза о связи с цифрой «два» как таковой.