Normalmente, uma mulher ovula apenas uma vez por mês, mas há alguns casos em que ocorre ovulação múltipla. Isso ocorre quando dois ovos são liberados em um período de 24 horas. Quando isso acontece, a mulher não pode engravidar duas vezes, mas pode criar gêmeos fraternos. Mulheres que calculam a ovulação analisando seus sintomas podem notar seus sinais reveladores ocorrendo por mais tempo do que o normal, embora muitas mulheres nunca percebam que liberam mais de um óvulo até ficarem grávidas.
Alguns podem presumir que, como uma mulher pode ovular mais de uma vez, ela pode engravidar duas vezes em um ciclo. Isso, entretanto, é falso. Se o primeiro ovo resultar em gravidez, a única maneira de o segundo ovo também terminar em gravidez é se ele foi liberado 24 horas ou menos após o ovo inicial, às vezes resultando em gêmeos fraternos. Isso porque, cerca de um dia após a liberação do primeiro óvulo, o primeiro folículo ovariano sinalizará a liberação de progesterona, o que impedirá a maturação de outros folículos. O processo torna virtualmente impossível engravidar mais de uma vez em um único ciclo.
Uma mulher que suspeita de ovulação múltipla durante um ciclo pode não ficar necessariamente grávida, muito menos terminar com gêmeos. Isso ocorre porque é possível que nenhum dos óvulos seja fertilizado, fazendo com que o ciclo termine na menstruação. Também é possível que o primeiro ou o segundo óvulo sejam os únicos fertilizados, geralmente resultando na gravidez de um único filho. Ambos os ovos também podem ser fertilizados, terminando no desenvolvimento de gêmeos fraternos. Algumas mulheres que inicialmente engravidam de gêmeos apresentam a síndrome do gêmeo desaparecido, na qual um aborto espontâneo.
Certas mulheres têm maior chance de ovulação múltipla do que outras. A hiperovulação, ou tendência de liberar mais de um óvulo em um ciclo, ocorre em famílias. A principal forma de determinar se esse gene existe em uma família é contar o número de conjuntos de gêmeos fraternos, já que uma família com pelo menos um conjunto carrega o gene. Por esse motivo, as gêmeas fraternas têm muito mais probabilidade do que a maioria das mulheres de ter gêmeos também. Além disso, as mulheres com mais de 35 anos tendem a ovular mais de uma vez, já que seus corpos liberam mais de um óvulo por vez para tentar procriar antes da menopausa.