Gennem store fondsbevillinger fra USA til professor Tage Kemp, leder af Institut for Human Arvebiologi og Eugenik, i daglig tale Arvebiologisk Institut i København, blev lægerne Mogens Hauge og Bent Harvald i 1954 ansvarlige for etablering af DTR fra starten.
Tvillingerne blev primært identificeret via kirkebøgerne, hvor alle fødsler, ægteskaber og dødsfald bliver registreret. I alt blev kirkebøgerne fra de ca. 2.000 kirkesogne i det daværende Danmark (dvs. uden Sønderjylland) gennemgået. Hvis en eller begge tvillinger var døde før 6-årsalderen, blev de ekskluderet, idet der ikke kunne opnås pålidelige zygoti-diagnoser (om tvillingerne er en- eller toæggede).
Sporing af tvillingerne blev suppleret med gennemgang af lokale folke- og dødsregistre.
I 1924 blev folkeregistrene oprettet i hele Danmark, således at en person kan følges frem til aktuel bopæl, emigration eller død. Dødsattester i Danmark er siden 1920 næsten alle udfyldt af læger. De store nationale sygdoms- og dødsårsagsregistre blev først etableret efter 1942.
Alle tvillinger blev eftersøgt i dødsårsagsregistrene. Fra skifteretterne fik man oplysning om slægtninge til afdøde.
Så snart en tvilling eller nærmeste slægtning var identificeret, blev et spørgeskema sendt til vedkommende til afklaring af zygoti-diagnose, hospitalsindlæggelser samt en række specificerede sygdomme.
I første omgang blev enskønnede og tokønnede tvillingpar født 1870-1910 inkluderet i registeret. I 1964 blev enskønnede tvillingpar født 1911-1920 inkluderet. I 1971 blev DTR flyttet til Odense Universitet (det senere Syddansk Universitet), hvor Mogens Hauge var udnævnt til professor ved det nyetablerede Arvepatologisk Institut. I 1974 blev enskønnede tvillingpar født 1921-1930 inkluderet i registeret.
Alle oplysninger om tvillingerne var alene ført i manuelle kartoteker. Som led i et licentiatprojekt fik læge Niels Holm digitaliseret fødselsårgangene 1881-1920 med navne, fødselsdato, køn, zygoti-diagnose og status: i live, død eller ukendt.
Mogens Hauge døde i 1988, hvorefter Niels Holm overtog ledelsen af det ældste tvillingregister.
I 1989 indledtes et samarbejde med professor James W. Vaupel, University of Minnesota om tvillingernes levetid, og fondsbevillinger fra National Institute of Ageing sikrede, at tvillinger født 1870-1880 og 1921-1930 også blev digitaliseret, og at der kom cpr-løbenumre på alle tvillinger født 1870-1930, som var i live ved starten af CPR den 2. april 1968.