Фамилия Твалчрелидзе — редкий пример грузинской фамилии, которая перешла в русскую традицию с окончанием «-дзе», но при этом сохранила свою исходную, довольно прозрачную внутреннюю форму. Если разобрать её на составляющие, то мы увидим прозвище Твалчрели, которое складывается из двух грузинских корней: «твали» — глаза и «чрели» — пёстрый. То есть буквально Твалчрели — это «пестроглазый». Такое прозвище, скорее всего, давали человеку с необычным, пёстрым цветом глаз — например, с радужкой, где сочетаются разные оттенки, или с заметной гетерохромией, когда глаза разного цвета.

Сама модель образования указывает на то, что фамилия относится к западно-грузинскому типу: суффикс «-дзе» в переводе с грузинского означает «сын» и исторически был распространён в Имеретии, Гурии и других регионах Западной Грузии. Таким образом, Твалчрелидзе — это буквально «сын пестроглазого». В отличие от восточногрузинских фамилий на «-швили» (тоже «сын», но характерный для Кахетии и Картли), форма на «-дзе» сразу выдаёт западное происхождение рода.

Интересно, что прозвища, образованные от внешних признаков, в грузинской ономастике встречаются не так часто, как, скажем, фамилии от имён или профессий. Обычно такие прозвища закреплялись за конкретным человеком, а уже его дети и внуки наследовали это имя как фамилию. Поэтому можно предположить, что родоначальник фамилии Твалчрелидзе был человеком с яркой, запоминающейся внешностью, и это нашло отражение в фамильном имени.

В русском языке фамилия сохранила грузинское окончание без изменений, что типично для фамилий, которые вошли в русскую культуру через дворянские или княжеские роды, а также через грузинскую интеллигенцию XIX века. Встречается она и в форме Твалчрелидзе, и реже — в усечённом варианте Твалчрели, но именно полная форма с «-дзе» считается канонической.