异卵双胞胎（fraternal twins）是指由两个（或多个）卵细胞同时或相继与两个（或多个）不同的精子结合发育而成的双胞胎。
异卵双胞胎是由多重排卵产生的。母体子宫受孕时存在两个卵子分别和两个精子结合，产生了两个受精卵，继而分别发育成两个独立的个体。他们长大后差异比较大，可以为同性也可以为异性。并且在发育过程中有各自独立的胎膜、胎盘和脐带。他们在遗传物质上的相似性为50%。而1.5倍合子双胞胎的遗传相似性在50%~100%之间。
异卵双胞胎具有他们各自不同的遗传密码。由于人工授精等促生育治疗的发展，异卵双胞胎的发生率在增加。在某些种族和30岁以上的群体中，异卵双胞胎妊娠的发生率相对高。
形成原因
通常情况下，妇女每月排卵1次，有时因某种原因同时排出两个卵子并同时受精卵，或者在怀孕之后的排卵期又产生一个卵细胞。如果两个卵细胞受精，就产生了两个不同的受精卵。可能会生下异卵双胞胎。
异卵双胞胎比较相似，往往是异性。这种异卵双胎比较多见。它们通常与遗传基因、孕妇的年龄有及孕妇的生产次数有关。
形成过程
母体子宫受孕时存在两个卵子分别和两个精子结合，发育成两个胚胎，然后分别发育成两个独立的个体，长大后差异比较大（性别可能相同也可能不同，相貌、性格差异大）。在发育过程中，他们有各自独立的胎膜、胎盘和脐带。相互间没有什么联系。
鉴定方法
性别
首先，如果双胞胎的性别不同，那么他们绝大多数是异卵双胞胎（有同卵双胞胎在分离时一个胎儿XY中Y掉落，变成XY和XO）。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。
相貌
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。
DNA鉴定
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。
血型
一般必须联合测定几种血型，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。
出生几率
异卵双胞胎的发生率在非洲地区高达千分之二十，东亚地区为千分之二，而欧洲的发生率介于两者之间，为千分之八。
截至2021年，全球每年约有160万对双胞胎出生，每42个新生儿中就有一对是双胞胎。自上世纪80年代以来，全球双胞胎率上升了约30%，从30年前的千分之九上升到现在的千分之十二。世界所有双胞胎约80%出生在非洲和亚洲，其中非洲地区出生率居全球之冠。20世纪80年代，撒哈拉以南非洲双胞胎出生率是英国的两倍。非洲异卵双胞胎出生率相对较高，可能是与其它地区人口有基因遗传差异。近40年来，异卵双胞胎数量增长较快，而同卵双胞胎比率仍保持在千分之四不变。
相关实验
遗传对单卵双胞胎和异卵双胞胎的一致率影响：同卵双胞胎有相同的基因型，即他们的染色体和基因都是相同。相比之下，异卵双胞胎的遗传相似性平均为50%。研究人员通过研究确定，如果一种疾病有很强的遗传基础，诊断一致的同卵双胞胎的比例将高于异卵双胞胎。
研究测量了兄弟姐妹的智商差异，发现同卵双胞胎无论他们是否一起长大，智商具有较高的相似性。异卵双胞胎即使一起长大，他们的基因差异也会导致智商的差异。
相关案例
2015年3月，英国发现一对异卵双胞胎，她们是18岁的露西·艾尔默和玛丽亚·艾尔默，都来自英国格洛斯特，露西有着白皙的皮肤和黄色的头发，而玛丽亚则是深色皮肤和卷发，很明显她们是一白人和一黑人，但她们却是双胞胎姐妹，具体为非同卵双胞胎。她们的妈妈唐娜有牙买加血统，而他们的父亲文斯是白人。两个女孩是在1997年1月出世。她们的母亲在B超扫描时没有被告知女儿们的不同肤色，因此第一次看见她俩时相当惊讶。非同卵双胞胎来自不同的卵，因此继承了不同的基因。