Oui, il est possible que des portées de chiots aient plusieurs pères. Ceci est connu sous le nom de superfécondation ou superfécondation hétéropaternelle et se produit lorsqu'une femelle s'accouple avec plusieurs mâles pendant sa période fertile. Chaque événement d'accouplement peut entraîner la fécondation d'un œuf séparé, donnant naissance à une progéniture avec des pères génétiques différents.
La superfécondation est relativement rare chez les mammifères, mais elle a été documentée chez plusieurs espèces, dont les chiens. Des études ont montré que dans certains cas, jusqu'à 50 % des chiots d'une même portée peuvent avoir des pères différents.