まぶたの形状を考える上で避けて通れない要素が遺伝です。生物学的な古典的遺伝モデルにおいて、二重まぶたを決定づける遺伝子は「優性（顕性）」、一重まぶたの遺伝子は「劣性（潜性）」と整理されてきました。この遺伝法則を単純適用した場合の、赤ちゃんの二重遺伝確率の理論的目安は次の通りです。
両親ともに二重の場合、子どもが二重になる確率は統計上約70〜80%と高水準を示します。ただし両親が劣性の一重遺伝子を隠し持っている保因者（ヘテロ接合体）である場合、約20〜30%の確率で一重の子どもが誕生します。片親が二重・もう片親が一重の場合は約50%、両親ともに一重の場合は理論上ほぼ0%に近いと説明されてきました。しかし現代の遺伝医学では、まぶたの形状は単一の遺伝子だけでなく、眼窩の大きさ、皮膚の厚み、挙筋腱膜の線維配列などが複雑に絡み合う多因子遺伝であると理解されており、両親が一重であっても骨格形成の過程で二重になる事例は日常的に存在します。
また、アジア人特有の形態学的特徴である蒙古襞と二重定着サインの間には密接な相関があります。蒙古襞（もうこひだ／内眼角贅皮）とは、目頭の部分を覆いかぶさるように覆う皮膚のヒダのことです。この蒙古襞のテンションが強い場合、いくら挙筋腱膜が皮膚を引き込もうとしても目頭側の皮膚が突っ張るため、ラインが途切れて末広型二重になるか、あるいはライン自体が形成されずに一重のまま留まります。成長とともに鼻筋が高くなると蒙古襞が中央に引っ張られてテンションが緩み、隠れていた二重ラインがくっきりと現れるケースが少なくありません。
さらに、多くの保護者が悩む片目だけ二重になる理由についても、解剖学的な見地から説明が可能です。人間は誰しも完全な左右対称の骨格を持っていません。左右のまぶたにおける皮下脂肪の厚みのわずかな差、挙筋腱膜の枝分かれの密度差、あるいは授乳時や睡眠時の向き癖によって片側だけにむくみが滞留しやすいといった物理的環境の偏りが、片目だけの先行定着を生み出す主因です。成長の過程で左右差が解消され、数ヶ月から数年のタイムラグを経て両目が揃う事例は極めて普遍的です。
