Фамилия Двухбратов — один из ярких примеров того, как русская ономастика использует числительные для создания прозвищ. В отличие от привычных фамилий на -ов, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), эта фамилия ведёт происхождение от прозвища Двухбрат. Так могли назвать человека, у которого было двое братьев, или, что встречалось реже, того, кто сам родился в паре с братом-близнецом. В крестьянской среде, где семьи были многодетными, порядковый номер или количество братьев служили удобным способом идентификации человека в общине.

Словообразовательная модель здесь нестандартна. Суффикс -ов присоединён к основе «двухбрат», где первая часть — родительный падеж числительного «два» (двух). Такая конструкция характерна для древнерусских прозвищ, которые фиксировали семейное положение или состав семьи: например, Трёхбратов, Шестибратов. Интересно, что в документах XVI–XVII веков встречаются аналогичные прозвища, но с другим падежом: Двабратов или Двойников. Форма «Двухбратов» закрепилась, вероятно, в северных и центральных регионах России, где родительный падеж в составных прозвищах был нормой.

Фамилия редкая: по данным переписей, её носители компактно проживают в Вологодской, Костромской и Кировской областях. Это косвенно указывает на возможное происхождение из черносошных (государственных) крестьян Русского Севера, где фамилии часто фиксировали бытовые прозвища, а не сословные титулы. В дворянских родословных книгах Двухбратовы не значатся — фамилия осталась в простонародной среде.

Споров о происхождении почти нет: версия с «двумя братьями» — единственная логичная. Альтернативная гипотеза, что прозвище дали человеку с двумя жёнами (от слова «брать» в смысле «брать в жёны»), лингвистически слаба: слово «брат» и глагол «брать» имеют разные корни, и в древнерусском языке такое смешение маловероятно. Таким образом, Двухбратов — это фамилия-память о семейной структуре предка, где числительное играло роль отличительного признака в среде, где фамилии только начинали закрепляться.