Фамилия Двойнова — женская форма, образованная от мужской фамилии Двойнов. Её основа — прозвище или нецерковное имя Двойной. В старину так могли назвать ребёнка, родившегося вторым по счёту, то есть «двойным» по отношению к первенцу, или же близнеца (двойняшку). В русских говорах слово «двойной» имело и переносное значение: так говорили о человеке крепкого, плотного телосложения, «вдвое» шире обычного, или о хитром, двуличном человеке. Какая из этих версий верна для конкретного предка, сказать трудно, но прозвищный след — самый прямой.

С точки зрения словообразования фамилия типична для центральной России: суффикс -ов указывает на принадлежность («чей?» — Двойнов сын, то есть сын Двойного). Интересно, что модель «чистая основа + -ов» здесь не единственная: в конце XIX века в документах встречаются варианты Двойнов и Двойнев (с беглой гласной). Сравните с однокоренными Двойников, Двояков, Двоицын — все они восходят к числительному «два» и его производным.

Географически фамилия тяготеет к северо-востоку: по данным переписей XIX века, Двойновы чаще всего встречались в Вологодской, Вятской и Костромской губерниях. В Вологодчине, например, слово «двойной» фиксировалось как прозвище для близнеца, что подтверждает бытовую, не книжную природу фамилии. Встречается она и у старообрядцев — в среде, где числовые прозвища (Первый, Второй, Тройной) были особенно распространены из-за отказа от «мирских» имён.

О дворянском происхождении Двойновых сведений нет: это крестьянская или мещанская фамилия. В списках купцов и духовенства она редка. Носительницы фамилии Двойнова могут считать своим предком человека, которого в деревне звали Двойным — за то, что он родился в паре с братом или сестрой, или за стать, или за повадку.