同卵双胞胎是一个精子与一个卵子结合产生的一个
受精卵，也叫作单卵双胞胎。这个受精卵一分为二，形成两个
胚胎。由于他们出自同一个受精卵，接受完全一样的染色体和基因物质，因此他们性别相同，且就像一个模子里出来的，有时甚至连自己的父母都难以分辨。
受精卵在
发育初期母系遗传)、人种(黑人较多)、母亲年龄较大者、生产次数较多者有关，而异卵性双胞胎则与上述因素无关，纯粹是偶然发生的现象。医学界在治疗
不孕症时，往往使用排卵
促进剂，因而
常会排出大于等于二个卵子，所以双胞胎、
三胞胎的情形屡有所闻。
受精后，受精卵分裂变为2个一样的受精卵了，然后发育成为2个个体，因为来源自同一个受精卵，所以叫同卵双胞胎。这种相似不仅外形相似，而且血型、智力、甚至某些生理特征，对疾病的
易感性等都很一致。
连体婴儿，实际上就是这种
单卵双胎，只是由于当初受精卵分裂时的不完全造成了某些部位相连。也因为如此同卵双胞胎绝大部分是同性，不大可能出现一个是男孩一个是女孩的现象。（也有分离时两个XY中有一个Y掉落，形成XY和XX即一男一女的现象）
异卵双胞胎（fraternal twins）：妇女每月排卵1次，有时因某种原因同时排出两个卵子并同时受精，就产生了两个不同的受精卵。这两个受精卵各有自己的一套胎盘，相互间没有什么联系，叫做
异卵双胎。相貌方面生出来就像普通的
兄弟姐妹。
龙凤胎就绝大部分是异卵双胞胎而不大可能是同卵双胞胎。
经过对大量双胞胎进行广泛的遗传学测试与调查，美国科学家2007年左右发现，除了原有的
同卵双生和异卵双生的双胞胎之外，还有一种“半同卵双生半异卵双生”的双胞胎。这一结果最初刊载在英国的《人类遗传学》杂志上，后被《
自然》杂志网站转载。
异卵双生的双胞胎是最常见的双胞胎类型，这种双胞胎就是有两个精子与两个
卵细胞共同在
输卵管里面相遇，单独受精，各自孕育成胚胎。这样的双胞胎看起来就像是寻常的亲兄弟姐妹一样。
同卵双生则是一个精子进入母体的一个卵细胞，但在早期的生长中，这个受精卵分裂成两个
晶胚，因此，他们的
遗传基因一样，出生后的双胞胎看起来几乎一模一样。
而新近发现的这种新型双胞胎，则是两个精子使同一个卵细胞受精。美国菲尼克斯的一个
医药学中心的博士维维恩·苏特表示，情况可能是这样，一个卵细胞开始分裂，但没分开，之后，分裂的两个卵细胞分别与一个精子结合。之后，在卵子完全一分为二之前，基因开始混合。虽然两个精子与一个卵子结合更有可能形成三倍染色体而不是二倍染色体的胎儿。但在此情况中，双倍受精的卵子之后分成两个细胞，且每一个受精卵分离出了不同的一套染色体。结果是，这两个孩子都有来自母亲一方的同样的基因，而来自父亲的基因却各不相同。
双胎妊娠有家族遗传倾向，随母系遗传。有研究表明，如果孕妇本人是双胎之一，她生双胎的机率为1/58；若孕妇的父亲或母亲是双胎，她生双胎的机率也很高。另有研究报道，双胎的母亲有4%为双胎，而双胎的父亲仅有1.7%是双胎。
首先，如果双胞胎的性别不同，那么他们肯定是
异卵双胞胎（除了2001年出生的一对
半同卵双胞胎，其中一个为男性，另一个为雌雄同体）。如果性别相同，那么还需要进一步的区分。出生时，医生可能会告诉您，两个孩子是一个胎盘或是两个胎盘。一个胎盘说明是同卵双胞胎，两个胎盘就是异卵双胞胎。但这种概念是错误的。虽然，胎盘、
胎膜的状况与双胞胎的卵性有一定关系，但不是绝对的，所以不能单单根据这个来判断。
一般人们会通过相貌来判断，有的双胞胎就像一个模子里刻出来似的，他们多半是同卵双胞胎，长得不太像的则多半是
异卵双胞胎。这种方法确实有一定的科学依据，这种方法称为相似法。但是，
单靠相貌还远远不够，还必须包括一些其他特征，如
皮纹、头发的颜色、头发的形式和密度、眼虹膜的颜色和结构、前后
发际、
耳垢、
耳廓、
鼻形、脸形、唇形、眼睑、
齿列、有无中指毛、皮肤的颜色和结构、
雀斑、
苯硫脲（
PTC）的尝味能力等。看来，这种方法也比较麻烦。
相似法还可以通过
血型鉴定来实现。一般必须联合测定几种血型，如ABO、P、MN、S、Rh等，测定的血型越多，
准确性越高。有一种及以上的血型不同，则为
异卵双胞胎。如果全部相同，则可以在一定的概率水平下说他们是同卵双胞胎。
另一种更可靠的方法就是鉴定
DNA。其工作原理和
亲子鉴定的差不多。一般，同时测定9个
基因位点，鉴定结果的可靠性可以达到99%以上。双胞胎只需要提供很少的血液，就可以完成鉴定。这种工作在
法医鉴定中心即可完成。
福利机构经常把收养的孩子送给来收养孩子的人。美国大学和福利机构进行了合作，故意把同卵双胞胎送给差别很大的家庭收养。比如国家、语言、宗教、
养父母性格、教育程度、财富数量、职业等等差别。目的是看同卵双胞胎在完全不同的环境中，长大过程中和成人后性格是否仍然相同。从而弄清楚决定人性格的是外在环境还是先天基因。
试验结果证明，同卵双胞胎在不同环境中成长，仍然有很相似的环境和经历。证明决定人性格的50%的因素是先天
遗传基因。