Фамилия Твилдиани — почти стопроцентный маркер грузинского происхождения. Её выдает характерный суффикс -ани, который в грузинской ономастике указывает на принадлежность к знатному или княжескому роду. Однако в данном случае всё не так однозначно: суффикс -ани (в отличие от более демократичного -дзе или -швили) действительно чаще встречается у фамилий высшего сословия, но Твилдиани — фамилия редкая, и её носители могли быть не князьями, а просто выходцами из определённой местности или рода, чья фамилия закрепилась в форме, типичной для знати.

Основа фамилии — «твилди» (груз. თვილდი). Это слово имеет два значения. Первое, прямое, — «мелкий град», «крупа», «дроблёное зерно». Второе, переносное, — «нечто мелкое, крошечное», возможно, прозвище невысокого или щуплого человека. В грузинских говорах «твилди» могло также относиться к осадку или крошке при помоле, что намекает на ремесло предка: мельника или крупорушки.

Географически фамилия привязана к региону Рача (историческая область на севере Грузии) и, реже, к Имеретии. В Раче суффикс -ани встречается чаще, чем в других районах, но для местных фамилий он не обязательно означал аристократизм — там он мог закрепиться как региональная особенность словообразования. Так что предки Твилдиани, скорее всего, были мельниками или крестьянами из горной Рачи, чьё прозвище (по занятию или внешности) превратилось в родовое имя.

В русском языке фамилия сохранила грузинское ударение — на второй слог: Твилдиа́ни. Вариант с ударением на первый слог встречается, но считается ошибочным. Спорных версий происхождения у фамилии нет: все лингвисты сходятся на грузинской основе и суффиксе -ани, а попытки связать её с тюркскими или армянскими корнями не имеют серьёзных аргументов.