Obwohl es seltsam erscheinen mag, ist es möglich, dass Zwillinge unterschiedliche Väter haben. Wenn Zwillinge unterschiedliche Väter haben, werden sie als „zweiväterliche“ zweieiige Zwillinge bezeichnet.
In der Regel ovuliert eine Frau jeweils nur ein Ei. Es gibt jedoch Fälle, in denen eine Frau im selben Zyklus zwei Eizellen ovulieren kann. Die Befruchtung mehrerer Eier erfolgt nicht unbedingt während eines einzigen Geschlechtsaktes. Wenn beide Eier von demselben Männchen befruchtet werden, gelten die resultierenden Zwillinge als brüderlich, auch wenn die Eier zu unterschiedlichen Zeiten befruchtet werden. Wenn jedes Ei von einem separaten Männchen befruchtet wird, entstehen biväterliche zweieiige Zwillinge.