Sí es posible. Estos casos reciben el nombre de 'superfecundación heteropaterna', pero para esto es necesario que la mujer tenga dos ovulaciones en el mismo ciclo menstrual, asociado a relaciones con diferentes parejas, con poco tiempo de diferencia; dentro de un período de 48 a 72 horas. Los espermatozoides de ambos se encontrarían vivos a la vez y puede suceder que cada óvulo sea alcanzado por un espermatozoide de cada hombre.