Фамилия Двужилов — один из тех случаев, когда прозвище говорит о человеке прямо и без обиняков. В основе лежит прилагательное «двужильный», то есть «сильный, крепкий, выносливый». В народе так называли человека, который мог работать за двоих, не зная усталости. Скорее всего, основатель рода Двужиловых занимался тяжёлым физическим трудом — пахотой, плотницким делом, кузнечным ремеслом — и выделялся среди других необыкновенной выносливостью.

Однако у слова «жила», входящего в состав прозвища, есть и другие оттенки. В русских говорах «жилой» называли скупого, прижимистого человека, а также упрямца и спорщика. Поэтому не исключено, что прозвище Двужилый могло закрепиться за человеком с непростым, въедливым характером — тем, кто «тянул жилу» в споре или в деле. Есть и ещё одна версия: от диалектного глагола «жилять» — «жалить, язвить, колоть». В этом случае прозвище могло указывать на колкого, острого на язык человека.

Модель образования фамилии типична для восточнославянской ономастики: суффикс -ов присоединяется к прозвищу на -ый, превращая его в фамилию, отвечающую на вопрос «чей?» — «сын Двужилого». Такая схема характерна для фамилий, возникших в среде крестьян и посадских людей не позднее XVII–XVIII веков.

Отдельного внимания заслуживает редкость корня. Фамилия Двужилов встречается значительно реже, чем, скажем, Жилин или Жилов, что делает её ценной для генеалогического поиска. Встречается она преимущественно в южнорусских и центральных областях — в Курской, Воронежской, Рязанской губерниях, где слово «двужильный» бытовало в живой речи.