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Les jumeaux dizygotes sont beaucoup plus nombreux que les jumeaux monozygotes. Ils résultent de la fécondation de deux ovules de manière indépendante. Cela se produit lorsque la femme produit plus d'un ovule au cours d'un même cycle. La fécondation des deux ovules peut être séparée de plusieurs heures, voire même de plusieurs jours. Génétiquement parlant, les jumeaux dizygotes sont donc aussi différents que des frères et sœurs normaux. Ils disposent chacun d'un sac amniotique et d'un placenta propres. Au cours de la grossesse, les deux placentas peuvent toutefois se rejoindre et sembler ne former plus qu'un. Chacun d'entre eux n'alimente pourtant qu'un seul embryon.
Dans de très rares cas, on observe la situation suivante: les jumeaux sont dizygotes, mais sont issus d'un seul et même ovule. Ce cas de figure n'est possible que lorsque l'ovule dispose de deux noyaux, fécondés par deux spermatozoïdes. Les bébés disposeront donc des mêmes gènes hérités de leur mère, mais le patrimoine génétique hérité de leur père sera différent.
En cas de grossesse gémellaire, l'idéal pour savoir s'il s'agit de jumeaux monozygotes ou dizygotes est de recourir, au cours du premier trimestre, à une échographie. Si l'on constate la présence d'un seul chorion, les jumeaux sont monozygotes. Après le premier trimestre, c'est quelque chose qu'il est de plus en plus difficile à voir, car à partir de la 16e semaine de grossesse, le chorion et le sac amniotique sont bien trop rapprochés pour pouvoir les identifier à l'échographie.