Фамилия Твердюков — пример того, как прозвище, данное за характер, превратилось сначала в отчество, а затем в наследственное родовое имя. Она образовалась по стандартной для русских фамилий модели: к основе прозвища Твердюк прибавили патронимический суффикс -ов. Буквально Твердюков — это «сын Твердюка».

Корень здесь очевиден — «тверд-», который в древнерусском языке означал не только «крепкий, жёсткий», но и «стойкий, надёжный, упрямый». Суффикс -юк в прозвище Твердюк — уменьшительный или, точнее, принадлежащий к распространённой модели имён и прозвищ на -юк, -ак, -як. Такие формы были особенно характерны для западных и южных русских земель, а также для украинского и белорусского ономастикона. Человек по прозвищу Твердюк — это, скорее всего, не просто «твёрдый», а «крепкий орешек», человек с несгибаемой волей, возможно, даже несколько жёсткий или упрямый в быту.

Если сравнивать с однокоренными фамилиями, то Твердюков стоит в одном ряду с Твердовым и Твердышевым, но отличается именно суффиксом. Твердов — от более прямого прозвища Твердый, а Твердышев — от ласкательной формы Твердыш. Твердюков же указывает на более специфическую, «южную» или западнорусскую, словообразовательную традицию. Встречается и фамилия Твердюк без суффикса -ов — она осталась в неизменной форме в украинской среде.

По географии фамилия Твердюков не имеет массового распространения, но встречается в центральных и южных областях России, а также в Поволжье. В исторических документах, например, в книгах памяти и ревизских сказках XIX века, носители фамилии фиксируются как крестьяне и мещане. Сословной элиты среди Твердюковых, судя по доступным данным, не было — это фамилия простого люда, где прозвище давалось за личные качества, а не за род занятий. Таким образом, предок нынешних Твердюковых был, вероятно, человеком крепкого нрава, на которого можно было положиться, но с которым, возможно, было непросто спорить.