Фамилия Двухименная — один из ярких примеров того, как русская ономастика фиксирует необычные семейные или церковные традиции. В основе лежит прилагательное «двухименный», то есть «имеющий два имени». В крестьянской и купеческой среде до середины XIX века была распространена практика давать ребёнку два имени: одно — «по святцам», для крещения и записи в метрику, а второе — мирское, домашнее, которое использовали в быту. Иногда второе имя давали в честь деда или бабки, чтобы «закрепить» родовое имя, даже если оно не совпадало с церковным календарём. Человека, носившего два имени, могли прозвать Двухименным, а его потомки получали фамилию Двухименные.

Словообразовательная модель здесь нестандартная. Суффикс -н- превращает сочетание «два имени» в прилагательное (двухименный), а окончание -ая указывает на женский род. Это означает, что фамилия изначально была формой женского прозвища или относилась к «материнской» линии. В русской традиции фамилии на -ая (Двухименная, Кривошеина, Безносова) могли закрепляться за вдовой или главой семьи женского пола, если муж погиб или ушёл в солдаты. Однако в данном случае, скорее всего, фамилия просто застыла в форме женского прилагательного, как это бывало у прозвищ, перешедших в фамилии без изменения рода (сравните: Умная, Весёлая). Мужской вариант — Двухименный — встречается реже, но логически возможен.

Географически фамилия крайне редка. В дореволюционных переписях она фиксируется в основном на Русском Севере и в центральных губерниях, где была сильна старообрядческая традиция. Старообрядцы часто давали детям два имени, чтобы обойти церковные ограничения: одно — тайное, для моления, другое — для общения с «никонианами». Таким образом, предки носителей фамилии могли быть староверами, скрывавшими истинное имя от властей.

В отличие от фамилий, образованных от профессий или внешности, Двухименная — это «метафамилия», описывающая не самого человека, а его семейный обычай. Она не говорит о роде занятий, но однозначно указывает на то, что родоначальник был человеком набожным или консервативным, придерживавшимся двойного именования. В словарях русских фамилий (например, у Б. Унбегауна) эта модель не разбирается отдельно, но встречаются аналогичные примеры: Двоеимёнов, Трёхименный. Двухименная стоит в этом же ряду, но выделяется именно женской грамматической формой, что делает её почти уникальной — похожих фамилий в современных справочниках единицы.