Por lo general, una mujer solo ovula una vez al mes, pero hay algunos casos en los que se produce una ovulación múltiple. Esto ocurre cuando se liberan dos huevos en un período de 24 horas. Cuando esto sucede, la mujer no puede quedar embarazada dos veces, pero puede tener gemelos fraternos. Las mujeres que calculan la ovulación analizando sus síntomas pueden notar que sus signos reveladores ocurren durante más tiempo de lo habitual, aunque muchas mujeres nunca notan que liberan más de un óvulo hasta que quedan embarazadas.
Algunos pueden suponer que, dado que una mujer puede ovular más de una vez, puede quedar embarazada dos veces distintas en un ciclo. Sin embargo, esto es falso. Si el primer óvulo resulta en embarazo, la única forma en que el segundo óvulo también puede terminar en embarazo es si se liberó 24 horas o menos después del óvulo inicial, lo que a veces resulta en gemelos fraternos. Esto se debe a que, aproximadamente un día después de la liberación del primer óvulo, el primer folículo ovárico indicará la liberación de progesterona, lo que evitará que otros folículos maduren. El proceso hace que sea prácticamente imposible quedar embarazada más de una vez en un solo ciclo.
Una mujer que sospecha de ovulación múltiple durante un ciclo puede no necesariamente quedar embarazada en absoluto, y mucho menos terminar con gemelos. Esto se debe a que es posible que ninguno de los óvulos sea fertilizado, lo que hace que el ciclo termine en la menstruación. También es posible que el primero o el segundo óvulo sea el único fertilizado, lo que generalmente resulta en el embarazo de un solo hijo. Ambos óvulos también podrían ser fertilizados, terminando en el desarrollo de gemelos fraternos. Algunas mujeres que inicialmente quedan embarazadas de gemelos experimentan el síndrome del gemelo desaparecido, en el que una de ellas sufre un aborto espontáneo.
Algunas mujeres tienen una mayor probabilidad de ovulación múltiple que otras. La hiperovulación, o la tendencia a liberar más de un óvulo en un ciclo, es hereditaria. La principal forma de determinar si este gen existe en una familia es contar el número de pares de gemelos fraternos, ya que una familia con al menos un conjunto porta el gen. Por esta razón, las gemelas fraternales también tienen muchas más probabilidades que la mayoría de las mujeres de tener gemelos. Además, las mujeres mayores de 35 años también tienden a ovular más de una vez, ya que sus cuerpos liberan más de un óvulo a la vez para intentar procrear antes de la menopausia.