I gemelli eterozigoti , derivano da due o più cellule uovo distinte, fecondate - quasi contemporaneamente - da due o più spermatozoi; come tali, si distinguono per aspetto (il loro grado di somiglianza è analogo a quello che si riscontra tra fratelli) e patrimonio genetico (differente è il gruppo sanguigno, uguale negli omozigoti, e talvolta il sesso). In teoria, è possibile che il padre dei gemelli sia diverso, come succede quando ovociti distinti vengono fecondati a breve distanza di tempo ma in due coiti differenti.