经典双生子研究是通过比较MZ和DZ之间的表型相似性，来评估遗传因素和环境因素对表型变异的相对贡献度，环境因素又可分为共享环境与非共享环境。目前运用的较为广泛的是表型不一致的MZ，该模型是在1940年代初期开发的，运用表型不一致的MZ模型，研究者可以控制遗传、产前、产后、家族、年龄、种族、性别等因素，而通过患病不一致的MZ模型，研究者可将环境暴露与受表观遗传调控的疾病状态联系起来，并突出非共享因素在复杂疾病发病机制中的作用。
1双生子研究与生长发育
生命早期所经历的特定环境因素会作用于表观基因组，进而对个体的整个生命过程产生持续的影响，例如产妇在孕期的营养条件和宫内环境已被证实与胎儿生长发育和成年期的代谢水平相关。Sophie G.的研究团队启动了一项针对MZ的前瞻性纵向研究：双生子生活研究(TwinLife Study)，该研究计划跟踪MZ的产前发育，并在出生时保存生物样本，跟踪双生子直到童年，目的是评估从脐带分离的间充质基质细胞（Mesenchymal Stromal cell，MSCs）中DNA甲基化的差异是否介导了产前不良因素对生长、心血管和神经发育结果的影响。Luolan Li等人对孕17周的MZ脑组织进行DNA甲基化和组蛋白修饰分析，发现胎儿脑组织在怀孕17周时便表现出了表观遗传学差异，而且在不同的细胞类型中存在着一致的特异性特征，这些差异与大脑发育的主要调节因子(如WNT蛋白家族)的活动有关。Li等人利用丹麦双生子登记处的229对中年双生子数据和全血样本，分析与体质指数（BMI）相关的长非编码RNA（INcRNA）在全血中的表达情况，结果显示：显著差异基因的GO注解生物学过程多与肾脏发育和肾脏细胞分化相关，另有与肥胖相关的GO生物过程，如脂质生物合成过程、吞噬作用、昼夜节律等。
2双生子研究与衰老
表观基因组在生命早期有着极高的可塑性，包括人类在内的哺乳动物，早期表观遗传可塑性可从受孕前一直延伸到断奶。在正常表观遗传模式的维持过程中，错误的积累会导致表观基因组的变异在个体的整个生命过程中增加，最终导致身体的自我平衡机制逐渐受损，这个过程目前被称为“表观遗传漂变”，该过程被认为是影响衰老和长寿的重要因素。出生体重不一致的MZ是研究早年不利环境对成年健康表观遗传调节的理想对象，Gordon等人的研究为MZ出生时基因表达不一致提供了证据，筛选出的差异基因主要与应激反应，代谢和心血管功能相关。而在出生体重不一致的成年MZ表观基因组范围内的DNA甲基化分析中，1号染色体上的一个甲基化区域被鉴定为导致出生体重不一致，该区域覆盖了两个与代谢相关的基因：CRYZ和TYW3。
3双生子研究与复杂疾病
表观遗传学作为经典遗传学的补充，是解释环境与基因组相互作用的机制，而复杂疾病的病因通常混合了基因组和环境因素引起的变异，给临床诊疗带来极大的困难，表观遗传机制的调控失常被认为是复杂疾病发病的关键因素，因此，对复杂疾病进行表观遗传学研究，可以帮助研究者对复杂疾病的病因进行识别与分类。MZ拥有相同的遗传背景，可用于量化研究遗传和环境对表型的相对贡献度，排除遗传背景异质性导致的人群混杂和分层，突出环境因素对表型的影响，是研究复杂疾病的表观遗传机制的良好模型。
