Se cree que los embarazos múltiples ocurren de dos maneras. Lo más frecuente es que la mujer libere dos óvulos en un breve lapso y ambos sean fertilizados. Los bebés resultantes son gemelos heterozigóticos (dos óvulos), comúnmente llamados mellizos. Pero también puede ocurrir que un único óvulo fertilizado se divida en dos, una especie de "accidente" en el desarrollo prenatal. Los bebés que resultan de esta división celular son gemelos homozigóticos (un óvulo), frecuentemente conocidos como gemelos idénticos. Los trillizos, cuádruples y otros embarazos múltiples pueden ser consecuencia de estos dos procesos.
Los gemelos homozigóticos tienen la misma composición hereditaria y son del mismo sexo pero difieren en ciertos aspectos en parte debido a su experiencia prenatal y postnatal. Por ejemplo pueden ser diferentes en cuanto al temperamento (disposición o manera de abordar y reaccionar ante las situaciones). En algunas características físicas como los rizos del cabello, los dientes...suelen ser idénticos. Los gemelos heterozigóticos, creados por diferentes espermatozoides y generalmente distintos óvulos son tan similares como cualquier otro par de hermanos e incluso pueden ser de diferente sexo.
Los gemelos homozigóticos constituyen una tercera parte del total de los embarazos múltiples. Es algo que ocurre por igual en todas las culturas Los gemelos heterozigóticos son más frecuentes en los afroamericanos, los blancos del norte de Europa y los oriundos del oriente de la india, siendo muy poco frecuentes en otros asiáticos. Es probable que diferencias hormonales entre mujeres de diferentes grupos étnicos sean la causa.
En sociedades como la de EEUU, la incidencia de embarazos múltiples ha aumentado vertiginosamente. Entres 1980 y 1997, los nacimientos de gemelos con vida aumentaron un 52% y el número de trillizos y otros embarazos múltiples se cuadruplicó. Entre tanto, el número de fetos únicos solo aumentó un 6%. En España se producen el doble de embarazos múltiples que la media europea.
Este incremento de embarazos múltiples se debe en parte a la maternidad tardía, puesto que tales embarazos tienen mayor probabilidad de ocurrir en mujeres mayores. La tasa de embarazos múltiples en mujeres mayores de 50 años se ha multiplicado por mil. Un factor importante en la tasa de embarazos múltiples es el creciente uso de medicamentos para la fertilidad, los cuales estimulan la ovulación, y de técnicas como la fertilización in vitro. Esto es preocupante pues los embarazos múltiples tienen mayor probabilidad de conducir a discapacidad o muerte en la infancia. También hay que tener en cuenta las repercusiones psicológicas en los padres.
