En trillinggraviditet kan börja spontant utan några som helst hormon- eller fertilitetsbehandlingar, men risken för trillinggraviditet är större i samband med fertilitetsbehandlingar. Bland annat därför har man vid fertilitetsbehandlingar i Finland i regel övergått till överföring av ett embryo. Trillinggraviditet kan också orsakas av det genetiska arvet speciellt från mammans släkt.
Det kan lossna tre äggceller på en gång hos kvinnan. Var och en av dessa äggceller kan befruktas av olika spermier och då är alla tre barnen icke-identiska. Vanligtvis uppstår en trillinggraviditet dock genom att två olika äggceller befruktas samtidigt av olika spermier. Den ena av de befruktade äggcellerna delar sig och blir till ett identiskt tvillingpar, men det tredje barnet blir icke-identiskt. Det identiska tvillingparet har samma genuppsättning och är alltså av samma kön. Det tredje barnet kan vara av samma eller av annat kön. Den mest ovanliga mekanismen för uppkomst av trillinggraviditet är att en äggcell lossnar, befruktas och delar sig i två efter befruktningen, och därefter delar sig den ena halvan ytterligare en gång. I så fall är alla tre barnen identiska sinsemellan. Vid ultraljudsundersökningen i början av graviditeten försöker man utreda den så kallade korionisiteten, det vill säga antalet fosterhinnor, utifrån vilket man kan fastställa om fostren är identiska eller inte.
Vid trillinggraviditet utsätts både den väntande mamman och fostren för mycket större ansträngning och den innebär mer risker än tvilling- och singelgraviditeter. Graviditeten följs omsorgsgullt upp av rådgivningen och moderskapspolikliniken. Trillingar har avsevärt mindre plats att växa i livmodern än ett ensamt foster. Livmodern växer och tänjs ut kraftigare. Risker är bland annat för tidiga sammandragningar, livmodermunnens mognad, för tidig förlossning, låg födelsevikt och något högre fosterdöd.
Så gott som alla trillingar föds för tidigt, oftast i graviditetsvecka 31–35. Förlossningssättet vid trillinggraviditet är nästan utan undantag planerat kejsarsnitt. Om förlossning startat före den planerade tidpunkten kan kejsarsnitt göras i vilket skede som helst av förlossningen. Före födseln ges antenatala kortekosteroider för att mogna fostrens lungor. På grund av den prematura födseln behöver nyfödda trillingar sjukhusvård från några dagar till flera veckor.