若是单一受精卵因为不明原因而分裂成两个并独自发育成胚胎，则称为同卵孪生。他们最初是由单一卵子受精，形成胚胎，胚胎在发育期间才偶然分裂成两个胚胎，所以他们的遗传基因及性别是完全相同。因为基因相同，除了某些由于随机原因而产生的特征(例如指纹和虹纹等)之外先天上两个个体性状完全相同，因此同卵孪生的在外观上非常接近。
另外，还有可能是一粒卵子在受精前分裂，但不完全分离，然后这两粒卵子各自受精，再分离。但是，这种情况目前世界上只有一个案例。
知道同卵双胞胎
首先，如果双胞胎的性别不同，那么他们肯定是异卵双胞胎(除了2001年出生的一对半同卵双胞胎，其中一个为男性，另一个为雌雄同体)。如果性别相同，那么还需要进一步的区分。出生时，医生可能会告诉您，两个孩子是一个胎盘或是两个胎盘。一个胎盘说明是同卵双胞胎，两个胎盘就是异卵双胞胎。但这种概念是错误的。虽然，胎盘、胎膜的状况与双胞胎的卵性有一定关系，但不是绝对的，所以不能单单根据这个来判断。
一般人们会通过相貌来判断，有的双胞胎就像一个模子里刻出来似的，他们多半是同卵双胞胎，长得不太像的则多半是异卵双胞胎。这种方法确实有一定的科学依据，我们称这种方法为相似法。但是，单靠相貌还远远不够，还必须包括一些其他特征，如皮纹、头发的颜色、头发的形式和密度、眼虹膜的颜色和结构、前后发际、耳垢、耳廓、鼻形、脸形、唇形、眼睑、齿列、有无中指毛、皮肤的颜色和结构、雀斑、苯硫脲(PTC)的尝味能力等。看来，这种方法也比较麻烦。
相似法还可以通过血型鉴定来实现。一般必须联合测定几种血型，如ABO、P、MN、S、RH等，测定的血型越多，准确性越高。有一种及以上的血型不同，则为异卵双胞胎。如果全部相同，则可以在一定的概率水平下说他们是同卵双胞胎。
现在，我们又有了另一种更可靠的方法，就是鉴定DNA。其工作原理和亲子鉴定的差不多。一般，同时测定9个基因位点，鉴定结果的可靠性可以达到99%以上。双胞胎只需要提供很少的血液，就可以完成鉴定。这种工作在法医鉴定中心即可完成。