Фамилия Двойнева — женская форма от Двойнев, а та образована от прозвища или нецерковного имени Двойня. В русской традиции так могли назвать одного из двух близнецов, либо ребёнка, родившегося «двойным» — с каким-то парным признаком: например, сросшимися пальцами или родимым пятном, которое напоминало двойню. Прямое значение слова «двойня» — двое детей, рождённых одной матерью, но в прозвищах оно нередко переходило на отдельного человека: Двойней звали того, кто сам был из двойни, или того, у кого в семье часто рождались близнецы.

Модель образования проста: основа Двойн- и суффикс -ев, указывающий на принадлежность («чей?» — Двойнев, то есть сын Двойни). Это типичная патронимическая фамилия, каких много в центральных и северных губерниях. Суффикс -ев, а не -ов, появился из-за мягкой основы на -н: в именительном падеже звучит «Двойня», в родительном — «Двойни», отсюда и фамилия Двойнев. Никакой редкой морфологии здесь нет, но интересна региональная привязка: фамилия встречается в основном в Вологодской, Костромской и Кировской областях — на территориях бывшего Русского Севера, где прозвища по родственным связям были особенно устойчивы.

Второй, менее вероятный вариант: от прозвища Двойной — человек, который делал всё вдвойне, или тот, кто носил двойную одежду, двойную шапку. Но такая версия слабее, потому что прозвища с суффиксом -ня (Двойня, Кривоня, Молчня) в северных говорах были продуктивны и обозначали лицо по характерному признаку, а «двойной» — скорее прилагательное для предмета, чем для человека.

В дореволюционных переписях фамилия Двойнев встречается среди крестьян и мещан. Дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано: она простонародная, что подтверждается и её корнем — прозвище из бытовой сферы, а не из церковного календаря. Известных носителей с широкой известностью нет, но в локальных архивах Вологодской губернии Двойневы упоминаются с XVIII века.