Фамилия Двужыльний хранит память о прозвище, которое давали человеку с незаурядными физическими или душевными качествами. Её основа — прилагательное «двужильный», то есть обладающий двойной силой, крепкий и выносливый. Чаще всего так называли человека, способного работать за двоих: трудолюбивого, неприхотливого, выдерживавшего непосильную для других нагрузку. Скорее всего, основатель рода занимался тяжелым физическим трудом — будь то пахота, кузнечное дело или плотницкая работа.

Однако слово «жила» в народной речи многозначно. Помимо кровеносного сосуда и сухожилия, жилой называли скупого, прижимистого человека, а также упрямца и спорщика. Поэтому не исключено, что прозвище Двужыльний мог получить не только силач, но и человек с неуступчивым, въедливым характером. Есть и третья версия: от диалектного глагола «жилять» — «язвить, колоть, жалить». В таком случае прозвище указывало на колкого, острого на язык человека.

Суффикс -ий в окончании указывает на типичную для украинской и южнорусской ономастики модель притяжательных прозвищ, перешедших в фамилии. Встречаются варианты написания: Двужыльный, Двужильный. В русских говорах форма «двужильный» закрепилась именно со значением «чрезвычайно сильный» — так говорили о людях, у которых как будто две жилы вместо одной.

Фамилия редкая, её география тяготеет к южным и центральным регионам бывшей Российской империи — территории современной Украины и прилегающих областей России. Сведений о дворянском или ином сословном происхождении рода нет, что подтверждает народное, прозвищное происхождение: Двужыльние, скорее всего, вышли из крестьянской или ремесленной среды.