具体发病过程如下：通过胎盘间的动-静脉吻合支，血液从动脉向静脉单向分流，使一个胎儿成为供血儿，另一个胎儿成为受血儿，造成供血儿贫血、血容量减少，致使生长受限、肾灌注不足、羊水过少，甚至因营养不良而死亡；受血儿血容量增多、动脉压增高、各器官体积增大、胎儿体重增加，可引发充血性心力衰竭、胎儿水肿、羊水过多等，对两个胎儿均存在生命威胁。
双胎输血综合征分为5期，Ⅰ期，仅羊水量存在异常，一个过多，另一个过少；Ⅱ期，超声不能显示供血儿膀胱；Ⅲ期，动态超声检查出现脐动脉、静脉导管、脐静脉血流异常；Ⅳ期，任何一个胎儿出现水肿或腹腔积液；Ⅴ期，任何一胎死亡。
双胎输血综合征严重威胁胎儿生命，如果不经治疗，胎儿的死亡率高达90%，因此孕妇，尤其是双胎或多胎妊娠的孕妇，需定期进行产检及超声的检查。
