双生児の出生頻度は人種により違いがあり、白人種は1/80から1/120、黒人種では1/50以上といわれる。日本における双生児の出産頻度は、かつては1/150から1/160の低い水準であったが、近年は1/100程度に上昇している。
この人種間の差や近年の日本の双生児出生頻度の上昇は、主として多排卵、即ち二卵性双生児の出産頻度に因るものとされる。日本の双生児出生頻度は1000組中、1974年頃は6組を少し下回る程度だったが、2003年には10組を上回った。一卵性双生児の出生率は地域・民族・時代に関わりなく一律0.4%であり、日本の一卵性双生児出生頻度も1974年から2003年の30年間において1000組中4組前後で安定していた[23]。よって、この出生頻度の変化は二卵性双生児の出生率の変動による影響が大きい。特に人工授精の導入による影響は大きく、体外受精の導入によって双生児の出生率は、導入前の6割増になったと言われる[24]。ただし、1996年から日本産婦人科学会が胎内に戻す受精卵数を制限を開始し、現在は日本の双生児の出生率は低下傾向[25]にある（現在の産婦人科学会の指針では原則として、胎内に戻す受精卵は一つと定められている[26]）。
また、二卵性双生児の出生頻度は地域間・民族間の違いも大きい。西アフリカ一帯に住むヨルバ族の場合、二卵性双生児の出生率は約6%であり、ブラジルのある小さな集落では10%に達する[27]。これは日本の二卵性双生児出生頻度の10～20倍に達している。
双胎妊娠においては5つのバリエーションが一般的である（確認されている事例が1例のみである準一卵性双生児と、異性一卵性双生児は除く）。出生率順に以下のパターンとなる[28]。
男女の二卵性双生児（全双生児のうち、約4割を占める）。
女女の二卵性双生児
男男の二卵性双生児
女女の一卵性双生児
男男の一卵性双生児
但し、日本では二卵性双生児出生率が低いため、必ずしも上記の出生割合になっているわけではない。
卵子が分割して一卵性双生児が産まれる原因は、解明されていない。しかし、一卵性双生児の父親の一部には、係累に一卵性双生児がいる確率が有意に高いケースもあるため、男性側の遺伝的影響が存在する可能性を指摘する仮説もある。ほかに、受精時期が影響を与えるという、以下のような仮説も近年は存在する[29]。
排卵された卵子（卵母細胞）が成熟・退化する過程の後期に受精した。
女性のホルモンバランスが不安定な、若年期・壮年期に受胎した。
二卵性双生児の出生率は、母親の遺伝要因の影響を受ける（多排卵に遺伝的影響がある）。また二卵性双生児の母親が受胎した際、卵胞刺激ホルモンの値が上昇している傾向が見られる。その影響を受け、妊娠前の生理の周期が早まったり、期間が短くなっていることが多い。他に、以下のような幾つかの要因が二卵性双生児の受胎に影響を与えていると考えられている。
30歳～40歳ぐらいである（特に35歳以上の妊婦の発生率が高い）。
身長・体重が平均より大きい。
経産婦である。
経産回数が多いほど多排卵になりやすい。特に二卵性双生児の母親が再び二卵性双生児を身籠る確率は、通常の3～4倍に達する。
一部の生殖補助医療（不妊治療）。生殖補助医療の種類に拠り、多排卵に全く影響を与えないものもある。体外受精・受精卵（胚）移植、排卵誘発剤の利用などが多胎妊娠に繋がる可能性がある。
ナイジェリアなど西アフリカに居住しているヨルバ族のようなアフリカ系血統である。ヨルバ族の二卵性双生児受胎頻度が大きいのは、ヨルバ族の食生活が影響を与えているという推測もある。これは、ヨルバ族の主食であるヤムイモが植物性卵胞ホルモン様物質（エストロゲン、女性ホルモン）を豊富に含むため、卵巣に刺激が与えられて日常的に多排卵が誘発されている、という仮説である。但しこの仮説に対しては反論がある。エストロゲンはゴナドトロピンのレベルを低下させるため逆に双子率を低下させる、とする説で、こちらの反論の方が有力視されている。
インスリン様成長因子（IGF）の血中レベルが高い[30]。
参考：菜食主義と双胎妊娠の頻度
双胎妊娠の確率を上昇させるIGFは乳製品等から摂取できるが、菜食主義の中でもヴィーガン（Vegan）と呼ばれるグループは全ての動物由来製品の利用を拒んでおり、血中のIGFレベルが非ヴィーガンと比べて13%ほど低い。そのため、双胎妊娠の確率が非ヴィーガン（乳製品を食事にとっている人）の5分の1程度になっている、という調査結果もある[31]。
双胎妊娠に限らず多胎妊娠の場合、胎児達の合計重量・体積の増加に対し、母親の子宮容積が早く限界を迎えやすいため、双胎妊娠の場合は単生児（胎児数1で妊娠・出産を迎えた子供）と比べると、個人差はあるが臨月を待たず出産にいたる可能性が大きく、34週から36週ぐらいの早産になり易い[32]。早産は新生児の健康状態に影響を及ぼす可能性が高いため、双胎妊娠の場合は慎重な妊娠生活を過ごすことが要求される。
双胎妊娠は、卵膜の種別である膜性により幾つかの形態に分類される。膜性の違いにより、妊娠生活上の注意事項が異なる。また、膜性により胎児の卵性が出生前に判明する場合もあり、重要な医療情報となる。
卵膜は外層より脱落膜・絨毛膜・羊膜の三層で形成され、このうち絨毛膜と羊膜の数による区分が膜性である。特に母体内の胎盤の数の違いを表す絨毛膜の違いが重視される。絨毛膜の方が羊膜より完成が早く、ごく早期は羊膜数の判断は困難である。また妊娠週数が進行すると膜性の判断が難しくなるため、膜性診断はおおよそ妊娠12週までに医師の判断を仰ぐ必要がある。
絨毛膜
絨毛膜は、羊膜の上層に位置し胎盤の一部を形成する、卵膜のうちの第二層。（生殖補助医療によらない）自然妊娠による二卵性の場合は、確実に2絨毛膜性双胎となる。一卵性の場合、受精卵の分裂時期により1絨毛膜になるか2絨毛膜になるかの違いが出る。絨毛膜の数は胎盤の数と考えてよいため、膜性が1絨毛膜の胎児は胎盤を共有している。よって、膜性が1絨毛膜と2絨毛膜のどちらかであるかにより、妊婦の生活に多少の違いが生じることになる（妊娠時の注意事項が異なる）。
羊膜
2羊膜の双胎妊娠。一方の胎児はおそらく奥側にいるため、手前側の胎児のみが画像に映っている羊膜は卵膜の最内層であり、個々の胎児を包む膜。1絨毛膜性双胎妊娠の場合、1羊膜と2羊膜のケースが存在する。2羊膜性となる場合が多い。1羊膜の場合、同じ羊膜の中に複数の胎児が存在する。なお2絨毛膜性双胎妊娠の場合は、当然ながら2羊膜である（羊膜は絨毛膜の内層膜であるため）。
双胎妊娠の分類
絨毛膜と羊膜の組合せにより、双胎妊娠の種別が決まる。この種別は受精卵の分裂時期により決まると考えられている。
2絨毛膜2羊膜性双胎：受精3日以内に受精卵が分裂した場合
1絨毛膜2羊膜性双胎：受精3日から7日以内に受精卵が分裂した場合
