Фамилия Двоянова образована от прозвища Двоян. В его основе лежит глагол «двоить», у которого в старину было несколько значений. Самое прямое из них — «раздваивать, делать двойным», но прозвище могло относиться и к человеку, который «двоил» пашню, то есть пахал второй раз, или, в переносном смысле, к тому, кто в работе делал всё с двойной тщательностью. Однако есть и другая, более житейская версия: Двояном в народе могли назвать человека, который был внешне очень похож на кого-то другого, буквально «двойник». Такое прозвище закреплялось за тем, кого постоянно путали с соседом или родственником. Поскольку прозвища нередко переходили в фамилии без изменений, потомок человека по прозвищу Двоян со временем стал носить фамилию Двояновы, а в женском роде — Двоянова.

Сама модель образования типична для русских фамилий: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?» — сын Двояна). Менее распространённая, но возможная версия связывает основу с диалектным словом «двоя» — так в некоторых говорах называли двойню или близнеца. В этом случае прозвище Двоян мог получить один из близнецов, чтобы отличать его от брата. Фамилия встречается в центральных и южных областях России, особенно в Воронежской и Ростовской, где слово «двоить» в значении «пахать повторно» было в ходу у крестьян. Среди носителей фамилии нет широко известных исторических личностей, но она сохранилась как живое свидетельство прозвищ, данных по внешнему сходству или хозяйственному навыку.