Sachverhalt: A. C.B._, geboren 2010, und D.B._, geboren 2012, sind die Kinder von B.B._, die mit E.B._ verheiratet ist. Die Vaterschaft des Ehemannes wurde mit rechtskräftigem Urteil des Einzelgerichts im vereinfachten Verfahren am Bezirksgericht Zürich, 4. Abteilung, vom 17. Mai 2013 beseitigt. B. Mit Eingabe vom 6. August 2013 klagte B.B._ für sich und als gesetzliche Vertreterin ihrer beiden Kinder beim Bezirksgericht Meilen gegen A._ auf Feststellung seiner Vaterschaft bezüglich der beiden Kinder und auf Festsetzung des Kinderunterhalts. Das Gericht beschränkte das Verfahren vorerst auf die Feststellung der Kindesverhältnisse und holte bei den Instituten für Rechtsmedizin der Universitäten Zürich und Bern zwei naturwissenschaftliche Gutachten ein. Die mittels DNA-Analysen durchgeführten Vaterschaftsabklärungen führten zu folgenden Ergebnissen: Die biostatische Auswertung des Zürcher Instituts für Rechtsmedizin ergab eine Vaterschaftswahrscheinlichkeit zu den beiden Kindern von mindestens 99,999999 %, diejenige des Berner Instituts für Rechtsmedizin eine solche von mehr als 99,999 %. Gestützt darauf stellte das Einzelgericht im vereinfachten Verfahren am Bezirksgericht Meilen mit Teilurteil vom 3. Juni 2014 fest, dass A._ der Vater der Kinder C.B._ und D.B._ ist. C. Auf Berufung von A._ hin bestätigte das Obergericht des Kantons Zürich das bezirksgerichtliche Teilurteil. Es wies prozessuale Anträge, namentlich die Beweisabnahme betreffend ab (Urteil und Beschluss vom 5. September 2014). D. A._ (Beschwerdeführer) gelangt mit Beschwerde in Zivilsachen an das Bundesgericht und beantragt, das Urteil und den Beschluss des Obergerichts aufzuheben und die Sache an die Vorinstanz zu weiteren Sachverhaltsabklärungen, welche im Einzelnen und detailliert im Rechtsbegehren aufgeführt werden, zurückzuweisen. Es sind keine Vernehmlassungen eingeholt worden.