Однозначной гипотезы формирования однояйцовых близнецов нет. Очевидно, чаще всего возникновение однояйцовых двоен (троен и т. д.) бывает связано с оплодотворением яйцеклетки, которая имеет два и больше ядра Каждое ядро соединяется с ядерным веществом сперматозоида и образуется зародыш. Были выявлены яйцеклетки с двумя и трема ядрами. Существует также другой механизм происхождения однояйцовых близнецов: единый эмбриональный зачаток в стадии дробления делится на две части, из каждой части образуется плод.
Если разделение происходит на 4-8-е сутки после оплодотворения, по окончании формирования внутреннего слоя клеток и закладки хориона из наружного слоя, формируются два эмбриона. Большинство монозиготных близнецов (70-80 %) представлены именно этим типом.
Если к моменту разделения закладка амниона уже произошла, что происходит на 9-12-е сутки после оплодотворения, то разделение приводит к формированию двух эмбрионов в одном амниотическом мешке. Это наиболее редкий тип монозиготных близнецов, который встречается приблизительно в 1 % случаев монозиготных двоен.
После 15-го дня полное разделение эмбриональных зачатков невозможно. В таком случае развиваются сросшиеся близнецы. Такой тип встречается достаточно редко, приблизительно 1 на 1500 много плодных беременностей.