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。