Исследователи отмечают, что у детей-одновременных билингвов происходит интерференция между двумя языковыми системами, что выражается в заимствовании лексики, грамматических конструкций и фонетических особенностей одного языка в другой. Однако такая интерференция носит временный характер и со временем исчезает при достаточном языковом опыте. Теории когнитивного развития утверждают, что одновременный билингвизм может способствовать развитию метаязыковой осведомлённости, способности анализировать и осознавать языковые явления, а также улучшать когнитивную гибкость, что проявляется в способности переключаться между языками и использовать их в зависимости от ситуации. Кроме того, исследования показывают, что дети, владеющие двумя языками с раннего возраста, демонстрируют более развитые навыки исполнительного контроля и лучше справляются с задачами, требующими концентрации внимания и управления когнитивными ресурсами.
В отличие от одновременного, последовательный билингвизм формируется тогда, когда второй язык осваивается после того, как первый язык уже частично или полностью сформирован. Это может происходить в разном возрасте и в различных условиях, например, при иммиграции семьи, поступлении ребёнка в образовательное учреждение с другим языком обучения или в результате целенаправленного изучения второго языка в семье или школе. В зависимости от возраста освоения второго языка выделяют ранний последовательный билингвизм, когда второй язык осваивается в дошкольном или младшем школьном возрасте, и поздний последовательный билингвизм, когда изучение второго языка начинается в более поздний период.
Особенностью последовательного билингвизма является то, что он требует от ребёнка перестройки уже сформировавшейся языковой системы. В начальном этапе возможны явления смешения языков, когда элементы второго языка встраиваются в речь на первом языке, а также период редуцированного общения, когда ребёнок может испытывать трудности в выражении мыслей на втором языке из-за нехватки лексики и грамматических конструкций. Однако со временем, при достаточной языковой практике и системном обучении, уровень владения вторым языком может достигать степени, сравнимой с уровнем носителей.
Существует несколько теоретических подходов, объясняющих механизмы освоения второго языка при последовательном билингвизме.