Фамилия Тывонек — редкая, и её происхождение не лежит на поверхности. В основе, скорее всего, лежит не славянское, а польское или западноукраинское имя или прозвище. Ключ к разгадке — суффикс -ек, который в польской и западнорусской ономастике часто образует уменьшительные или патронимические (по отцу) формы. Если отбросить это окончание, остаётся корень Тывон- или Тивон-.

Наиболее правдоподобная версия связывает фамилию с каноническим именем Тихон. В польском языке имя Тихон могло звучать как Cichon, но в результате диалектных изменений или описки (переход «х» в «в» через посредство «ф») могло трансформироваться в Tyfon, а затем в уменьшительное Tyfonek. Русское «Тихон» в польской огласовке дало бы Tychon, но форма Tyfon встречается в исторических записях. Таким образом, Тывонек — это «маленький Тихон» или «сын Тихона», где суффикс -ек выполняет ту же роль, что русские -ов или -ин.

Вторая, менее вероятная версия — от польского глагола tyć (толстеть) или прилагательного tyły (задний, тыльный). В таком случае прозвище Tyłek (задняя часть, зад) могло быть ироничным, но через смягчение и чередование звуков превратиться в Tyłonek, а затем и в Tyvonek. Однако для этого перехода нет надёжных лингвистических параллелей, и версия с именем Тихон выглядит убедительнее.

Географически фамилия Тывонек тяготеет к территории бывшей Речи Посполитой. В современных польских базах данных она встречается единично, чаще в юго-восточных воеводствах (Подкарпатское, Люблинское). На Украине подобные фамилии могли писаться как Тивонек или Тывоняк. В России фамилия почти не встречается, что подтверждает её западное происхождение.

Сословно носители фамилии, скорее всего, были крестьянами или мещанами. Дворянских родов с такой фамилией в гербовниках не зафиксировано. Ударение, по аналогии с польскими фамилиями на -ек, падает на второй слог: Тыво́нек.