En tvillingegraviditet kan opstå på to forskellige måder, afhængig af om der befrugtes ét eller to æg.
Tveæggede (to æg befrugtes)
Her er to forskellige æg blevet befrugtet af to forskellige sædceller i samme menstruationscyklus. Æggene kan løsnes fra enten den ene eller begge æggestokke. De to fostre er ikke mere ens end alle andre søskende. De kan være af samme køn, hver sit køn, have forskellige øjen- og hårfarve og sågar forskellig hudfarve (hvis forældrene har hver sin hudfarve, f.eks. kaukasisk og negroid). Genet for at løsne to æg er arveligt.
Selvom to æg er befrugtet samtidig behøver de ikke at undfanges samtidig. Der findes tilfælde, hvor tveæggede tvillinger er blevet født med flere dage, ja faktisk måneder imellem. Rekorden er 84 dage mellem tvilling A og tvilling B. Der findes også tveæggede tvillinger, som har samme fødselsdag, men som er befrugtet på hver sit tidspunkt. I medicin historien har man faktisk ét tilfælde, hvor tvillinger har vist sig at have to forskellige fædre. Den ene kaukasisk (hvid) og den anden negroid (sort).At én er sort og én er hvid, behøver ikke at betyder, at de har hver sin far. Det er langt mere sandsynligt, at de blot har arvet en dominerende mængde gener fra hhv. deres mor og deres far. Hvis mor er kaukasisk og far er negroid, kan den ene tvilling ligne mor mest, mens den anden ligner far mest: Den ene er altså hvid og den anden sort.
Enæggede (et æg befrugtes og deler sig siden i to)
Én sædcelle befrugter ét æg. På et tidligt tidspunkt i graviditeten deler dette ene æg sig i to, således at der bliver to fostre. Enæggede tvillinger har identisk arvemasse (DNA) og er derfor altid af samme køn. De er en slags “naturlig klon” og er derfor næste identiske. Men helt ens er de ikke, f.eks. har de ikke samme fingeraftryk, og det er derfor lidt misvisende at kalde dem “identiske”. Enæggede tvillinger er altså et af naturens luner.
Det er faktisk muligt, at få enæggede tvillinger, hvis gener ikke er 100% identiske. Faktisk kan enæggede tvillinger i helt ekstreme tilfælde godt være en pige og en dreng: Hvis kromosomerne hos det ene foster ikke fordeler sig rigtigt i forbindelse med celledeling, kan der opstå abnormaliteter, som kan resultere i genetiske forskelle hos enæggede tvillinger.
Som f.eks. med Turner Syndrom, hvor der mangler et kønskromosom (X), og resultatet kan blive enæggede tvillinger: En pige med 45 kromosomer (Turner Syndrom, X0) og en pige med 46 kromosomer (det normale antal, XX), eller sågar to forskellige køn: Turner syndrom handler nemlig om et manglende kønskromosom: En pige med Turner Syndrom (X0) og en dreng (XY).