同卵双胞胎是一个与精子受精的卵子分裂成两个受精卵的结果。这两个受精卵包含与最初胚胎排列相同的基因组。因此，两个出生的孩子也拥有相同的DNA。同卵双胞胎性别一致、血型相同，长相通常看起来也是几乎一模一样的。不过，尽管DNA完全一样，但是他们不会什么都长得一模一样。
同性双胞胎长得像的说法，实际上只说对了一半。他们可能有一半相同的基因（一个卵细胞分裂成两个后，分别与不同的精子受精）；或他们可能是兄弟（不同的两个卵细胞，不同的两个精子）。玛丽·凯特和阿什莉，这一对奥尔森家的演员双胞胎，长得非常像，不过他们竟然是异卵双胞胎——彼此拥有的相同DNA不比其他任何姐妹多。想确切地知道两个孩子是否是同卵双胞胎的唯一方式是DNA检测。
即使是真正的同卵双胞胎，也可能有机会经历基因突变。比如，其中一人出生时腭裂（唇和嘴裂开）。比较他们的DNA后，研究人员发现，是细胞中数以十亿计的基因中的一个小片段发生了突变。
当同卵双胞胎之一患上Ⅰ型糖尿病时，另一个人得病的几率只有50%。原因可能在于突变的基因，或者可能是环境因素。
最早的环境是母体的子宫。同卵双胞胎通常共用一个胎盘，从母体的血液中获得营养物质。不过，大约10%共用胎盘的双胞胎出现这样的情况：其中一人获得的营养物质比另一个人多。三分之一同卵双胞胎拥有各自的胎盘，这是两个孩子营养获得不均衡的另外一种可能性。还有一种可能是，其中一个在子宫中的位置不那么好，生长空间相对较小。
另外一些可变的环境因素：其中一个出生时可能受到伤害或窒息。有些双胞胎被环境差异巨大的家庭分开收养。而一起长大的双胞胎可能有不同的朋友、机会和经历。遗传学解释了双胞胎身上发生的大部分事情，但不能说明所有的事情。
比如，在子宫中相似的环境下发育，同卵双胞胎的眼图和指纹是不同的。因为除了基因以外，指纹还受到营养和血压因素的影响。高血压增大指垫，影响指纹纹路的形成。
科学家们认为，在双胞胎成长的过程中，其中一人身高高出4英寸、鞋号不同、IQ不同、胖瘦不同，这并不是什么稀奇的事。对同卵双胞胎的研究结果显示，体重70%由基因决定、30%由受环境因素影响，比如膳食和运动。
小趣闻
大约23%的同卵双胞胎是“镜像双胞胎”。与精子结合几天后，受精卵分裂成两个，分裂之前受精卵已经发育出左边和右边。“镜像双胞胎”的胎记、发式和其他特征都是左右颠倒的（有时候，内部器官的位置也是这样的）。