Khi trứng của người nữ và tinh trùng của người nam gặp nhau và thụ tinh thì sẽ phát triển thành phôi thai. Thông thường, hàng tháng, người phụ nữ chỉ có một trứng chín và rụng. Tinh trùng của người nam thì có rất nhiều - hàng chục triệu con (cho một lần xuất tinh) - nhưng chỉ có duy nhất một anh chàng “tốt số” là chui được sâu vào trong trứng, gây ra hiện tượng thụ thai và bắt đầu phát triển dần thành thai nhi. Nếu mọi việc diễn ra hoàn toàn bình thường, thì đủ ngày tháng, người phụ nữ sẽ sinh ra một bé. Nhưng nếu trong quá trình phát triển, trứng đã thụ tinh đột nhiên "nổi hứng", phân chia làm đôi, thì sẽ phát triển thành hai bé, phân chia làm ba thì sẽ thành ba bé v.v...Hiện tượng này gọi là đa thai cùng trứng hay đa thai một trứng. Những đứa trẻ sinh ra trong trường hợp này sẽ cực kì giống nhau thậm chí bố mẹ cũng khó có thể phân biệt được.
Một tình huống đa thai khác là có hai hay ba trứng cùng chín và rụng một lúc và các trứng này được thụ tinh bởi các tinh trùng khác nhau (tất nhiên rồi, vì một tinh trùng không thể phân thân để vào thụ tinh cho hai hay ba trứng một lúc được). Trường hợp này gọi là đa thai khác trứng. Các bé sinh ra trong trường hợp này có thể giống nhau nhưng cũng có thể hoàn toàn khác nhau.
Đa thai khác trứng (Song thai hai trứng)
Đây là trường hợp các thai nhi được sinh ra do việc thụ tinh bởi các trứng và tinh trùng khác nhau. Trứng có thể rụng từ một buồng trứng, hoặc từ hai buồng trứng. Tinh trùng có thể từ cùng một người đàn ông hoặc từ những người đàn ông khác nhau. Các trứng được thụ tinh có thể xảy ra trong cùng một lần giao hợp, hoặc các lần giao hợp khác nhau nhưng phải trong cùng một chu kỳ kinh nguyệt - do vậy còn gọi là sự bội thụ tinh đồng kỳ. Sự bội thụ tinh khác kỳ (các trứng thụ tinh ở các tháng khác nhau) chưa thấy xảy ra ở loài người.
Đặc điểm
Vì là các tinh trùng khác nhau thụ tinh với các trứng khác nhau, nên khi sinh ra các em bé này có thể khác nhau hoàn toàn, một trai, một gái, hoặc cũng có thể ngẫu nhiên cùng là con trai, hoặc cùng là con gái, nhưng sẽ không giống nhau như hai giọt nước mà chỉ là giống nhau như anh em một nhà thôi. Các trường hợp đa thai khác trứng có thể do yếu tố di truyền, yếu tố gia đình... và còn có thể do dùng thuốc kích thích rụng trứng trong khi điều trị vô sinh, làm cho hàng tháng không chỉ một trứng chín và rụng, mà có khi 2-3 trứng cùng chín và cùng rụng. Và nếu tất cả các trứng này đều may mắn gặp được "người hùng" của mình, thì khoảng 9 tháng sau, người mẹ sẽ cho ra đời không phải chỉ một bé mà là hai, ba bé.
Trẻ đa thai khác trứng có thể cùng giới hay khác giới, và như thế không giống nhau về mặt di truyền. Điểm chung duy nhất của chúng là nằm trong tử cung trong cùng một khoảng thời điểm.
Đa thai khác trứng luôn luôn có các túi ối và túi đệm riêng biệt, nhưng đĩa đệm và phần bánh rau (nhau) có thể riêng hoặc kết nhập chung lại với nhau.Trường hợp mầm phôi tách đôi sớm (giai đoạn từ 2-8 tế bào) thì hai thai có hai túi ối, 2 túi đệm và hai bánh rau riêng biệt. Hai bánh rau này có thể kết nhập hay không kết nhập lại thành một bánh. Trong trường hợp này rất khó phân biệt song thai cùng trứng với song thai khác trứng nếu chỉ dựa trên sự phân tích rau thai. Muốn xác định hai đứa trẻ sinh đôi có cùng giới tính, cùng nhóm máu có phải cùng trứng hay khác trứng chúng ta phải chờ cho chúng lớn lên khi đó dựa vào yếu tố khác nhau như màu mắt, vân tay v.v...hoặc chúng ta có thể xác định sớm hơn thông qua phân tích di truyền