Фамилия Двухжильная происходит от прозвища Двухжильный. В основе лежит прилагательное «двужильный» — «сильный, крепкий, выносливый». Так в старину называли человека, способного работать за двоих. В крестьянском быту усердие и физическая сила ценились высоко: без них не выжить и семью не прокормить. Потому прозвище Двухжильный несли с уважением — оно выделяло самого трудолюбивого и выносливого человека в деревне.

Слово «двужильный» связано с образом двух жил (сухожилий) вместо одной — метафора нечеловеческой выносливости. Такая модель прозвищ встречается и в других фамилиях (например, Жила, Жилин), но Двухжильная стоит особняком: она образована от сравнительно редкого прилагательного с числительным в корне. Это указывает на то, что прозвище было не случайным, а подчёркивало конкретное качество — способность работать больше и дольше остальных.

Фамилия закрепилась в форме женского рода (Двухжильная), что типично для фамилий на -ая/-яя, которые в русской традиции передавались по мужской линии, но в именительном падеже сохраняли окончание прилагательного. Потомок человека по прозвищу Двухжильный со временем получил фамилию Двухжильная — так память о сильном и выносливом предке перешла в семейную историю.

В отличие от более частых фамилий на -ов/-ев, -ин, модель на -ая/-яя встречается реже и чаще привязана к южнорусским и украинским говорам, а также к прозвищам, которые успели закрепиться до массовой паспортизации. Это даёт основание предполагать, что род Двухжильных мог происходить из регионов, где такие формы были распространены — например, из чернозёмных губерний, где тяжёлый земледельческий труд ценился особенно высоко.