Φυσιολογικά, με την είσοδο του σπερματοζωαρίου, το ωάριο υφίσταται μεταβολές (εμπόδιο στην πολυσπερμία), οι οποίες παρεμποδίζουν την περαιτέρω είσοδο άλλων σπερματοζωαρίων, η οποία θα οδηγούσε προφανώς στη δημιουργία γενετικώς μη ισορροπημένων εμβρύων. Ωστόσο, σε έναν αριθμό γονιμοποιημένων ωαρίων in vitro εμφανίζονται περισσότεροι από δύο προπυρήνες. Ένα ποσοστό των γονιμοποιημένων ωαρίων in vitro εμφανίζουν τρεις προπυρήνες και σπανιότερα τέσσερις ή και περισσότεροι. Ένα ή περισσότερα πολυπροπυρηνικά ωάρια παρατηρούνται στο ένα τέταρτο περίπου των κύκλων εξωσωματικής γονιμοποίησης.

Ανώμαλα γονιμοποιημένο ωάριο με 3 προπυρήνες και 2 πολικά σωμάτια. Διακρίνονται σπερματοζωάρια προσκολλημένα στη διαφανή ζώνη(αρχείο ΕΥΓΟΝΙΑΣ).

Σχεδόν το 90% αυτών προκαλούνται από τη διείσδυση ενός δεύτερου σπερματοζωαρίου, ενώ τα υπόλοιπα οφείλονται στην αποτυχία εκβολής του δεύτερου πολικού σωματίου μετά την ολοκλήρωση της μειωτικής διαίρεσης του ωαρίου.

Η είσοδος και δεύτερου σπερματοζωαρίου μπορεί να οφείλεται σε διάφορους λόγους, ένας από τους οποίους είναι η τοποθέτηση υπερβολικά μεγάλου αριθμού σπερματοζωαρίων στην καλλιέργεια των ωαρίων κατά την εξωσωματική γονιμοποίηση. Ιδιαίτερα, συγκεντρώσεις μεγαλύτερες των 500.000 ανά ml μπορούν να αυξήσουν το ποσοστό των πολυσπερμικών ζυγωτών άνω του 20%. Επίσης έχει περιγραφεί ότι τα ανώμαλα και τα υπερώριμα ωάρια έχουν αυξημένη τάση να εκδηλώσουν πολυσπερμία.

Στα ανώριμα ωάρια, τα φλοιώδη κοκκία εντοπίζονται σε βαθύτερη θέση στο κυτταρόπλασμα και όχι πλησίον της μεμβράνης, με συνέπεια το εμπόδιο στην πολυσπερμία να μην μπορεί να λειτουργήσει. Από την άλλη πλευρά, εάν το σπέρμα είναι κακής ποιότητας μπορεί τα ωάρια να χρειασθούν μεγαλύτερο διάστημα από το κανονικό για να γονιμοποιηθούν, οπότε καθίστανται υπερώριμα, αυξάνοντας την πιθανότητα πολυσπερμίας. Η πιθανότητα αυτή αυξάνεται επίσης αν ο αριθμός των ωαρίων που ελήφθησαν κατά την ωοληψία είναι σχετικά μεγάλος.

Γενικά, η εμφάνιση πολυσπερμικών ωαρίων δεν έχει αρνητική επίδραση στην τελική έκβαση της προσπάθειας (βεβαίως, υπό την προϋπόθεση ότι μεταφέρονται μόνον φυσιολογικώς γονιμοποιημένα ωάρια στη μητρική κοιλότητα). Τα ωάρια με περισσότερους από δύο προπυρήνες συνήθως δεν αναπτύσσονται φυσιολογικά και δεν μεταφέρονται ποτέ στη μήτρα. Τριπλοειδείς ζυγώτες (συνήθως αποτέλεσμα δισπερμίας) εμφανίζονται και στη φυσιολογική γονιμοποίηση (in vivo) και μερικές φορές καταλήγουν σε εγκυμοσύνη. Οι περιπτώσεις αυτές οδηγούν σχεδόν πάντοτε σε αυτόματη αποβολή, μύλη κύηση, ή μη βιώσιμη κύηση.