Фамилия Двужильная — редкий случай, когда прозвище, лёгшее в основу, почти не требует расшифровки. Слово «двужильный» в русских говорах означало человека необычайно сильного, выносливого, способного выдержать работу за двоих. Буквально — «с двумя жилами», то есть с двойным запасом сил. Такое прозвище могли дать крестьянину, кузнецу или бурлаку, чья физическая мощь бросалась в глаза и запоминалась окружающим.

Фамилия образована по продуктивной модели с суффиксом -н- и окончанием -ая, характерной для русских фамилий, особенно в южных и центральных регионах. По происхождению это типичное «окающее» прозвище, перешедшее в фамилию без изменений. Ударение, скорее всего, падало на второй слог — Двужи́льная, что соответствует логике исходного прилагательного.

Встречается фамилия нечасто, и её география может подсказать, где именно ценили такую характеристику. Основные очаги — юг России, Поволжье и Сибирь, то есть регионы, где требовалась большая физическая выносливость: земледелие, ямская гоньба, сплав леса. В документах XIX века Двужильные фигурируют среди государственных крестьян и мещан, без заметного дворянского следа.

Стоит отличать эту фамилию от однокоренной Двужилов, образованной с помощью суффикса -ов: там основа та же, но модель другая, и носители этих фамилий — не обязательно родственники. В случае Двужильной суффикс -н- прямо сохраняет форму прозвища, что делает фамилию более прозрачной для этимологии.