Gêmeos não idênticos ocorrem quando uma mulher produz dois óvulos separados que são fertilizados por duas células de espermatozóide diferentes. Os gêmeos resultantes às vezes são parecidos, mas têm identidades genéticas distintas, como filhos nascidos dos mesmos pais durante diferentes gestações. Outro nome para gêmeos não idênticos é gêmeos fraternos.
Gêmeos não idênticos só se formam quando dois óvulos são liberados durante a mesma ovulação. Em alguns casos, os ovos são liberados simultaneamente. Em outros, os ovários liberam inicialmente um óvulo. Após a fertilização, o óvulo começa a se mover para o útero para se fixar. Os ovários então liberam um segundo óvulo, fertilizado por um ato sexual posterior. Isso leva ao potencial de uma mulher dar à luz gêmeos não idênticos com dois pais separados. Nesse caso, a identidade genética dos gêmeos é a mesma de um meio-irmão nascido de gestações separadas.
O sexo de gêmeos fraternos tem uma chance de ser diferente. Gêmeos idênticos se desenvolvem quando um único óvulo fertilizado por um único espermatozóide se divide para formar dois bebês diferentes. Esses gêmeos têm a mesma identidade genética. Gêmeos idênticos são sempre do mesmo sexo.
Enquanto algumas mulheres produzem vários óvulos a cada ovulação, outras começam a produzir vários óvulos à medida que envelhecem. A genética também desempenha um papel na chance de conceber gêmeos. O uso de medicamentos para fertilidade aumenta a chance de produzir mais de um óvulo durante cada ciclo.