异卵双胞胎的鉴定方法很多。首先，如果双胞胎的性别不同，那么他们肯定是异卵双胞胎。如果性别相同，那么还需要进一步的区分。一般可以根据胎盘来进行辨别，若只有一个胎盘说明是同卵双胞胎，两个胎盘就是异卵双胞胎。但由于胎盘、胎膜的状况与双胞胎的卵性有一定关系，因此单纯依靠胎盘来判断是有可能出错的。
有些人会通过相貌来判断是否异卵双胞胎，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。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。
还可以通过血型鉴定来实现。一般必须联合测定几种血型，如ABO、P、MN、S、Rh等，测定的血型越多，准确性越高。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。
更可靠的方法就是鉴定DNA。其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。这种工作在法医鉴定中心即可完成。