Фамилия Двойкин — один из примеров того, как на Руси порядковый номер ребёнка превращался в семейное прозвище, а затем и в фамилию. Корень здесь — «двойка», мирское имя, которое давали второму сыну. Такие имена были практичны: в крестьянской среде, где детей рождалось много, числовые прозвища (Первой, Второй, Третьяк, Четвертак) помогали различать домочадцев без лишних слов. Двойка — не оценка, а указание на очерёдность.

Модель образования простая: основа Двойк- плюс суффикс -ин, который в русских фамилиях указывает на принадлежность («чей сын?» — Двойкин). Суффикс -ин типичен для фамилий, образованных от слов мужского рода на -а/-я (ср. Пушкин, Репин). Фамилия стоит в ряду таких же «счётных»: Тройкин, Четвертаков, Шестаков, Семериков.

Есть и вторая версия, менее очевидная: Двойкой могли прозвать не второго, а одного из близнецов. В народе двойню называли «двойкой», отсюда прозвище могло закрепиться за тем, у кого был брат-близнец. Оба объяснения правдоподобны, но первое (второй ребёнок) встречается чаще, поскольку числовые имена были массовым явлением.

В исторических источниках фамилия встречается редко, но однокоренное прозвище зафиксировано: в работе С. Б. Веселовского «Ономастикон» упомянут Двойнин Миленя, 1638 год, Каргополь. Это подтверждает, что основа «двойк-» бытовала в северных русских землях ещё в XVII веке. Сама фамилия Двойкин, скорее всего, оформилась позже, когда прозвища начали передаваться по наследству и закрепляться за целым родом.

Географически фамилия тяготеет к северным и центральным областям России, но точное место возникновения назвать сложно — процесс шёл постепенно, а письменные фиксации разрозненны. В современных справочниках Двойкины встречаются нечасто, что делает фамилию редкой, но прозрачной по смыслу: любой носитель сразу понимает, что его предок был «вторым» или имел брата-близнеца.