在UML中，多重性是指一個條目潛在的數量範圍。多重性可被用於屬性、操作參數、關聯關係。UML元模型也使用多重性對元模型元素之間的關係進行約束。多重性總是包含基數值，它是相關條目在現實世界中的確切數量。本文將説明類屬性和類操作參數的多重性。
一、屬性的多重性
假設我們需要定義一個表示書的Book類，它包含有一系列的屬性。我們只選取其中的書名（title）、作者（author）、頁數（pages）少數幾個屬性進行多重性研究説明。在此前提下，Book的相關屬性用類圖表示如下：

在上圖中，書的作者（author）是一個人，但在現實世界中，一本書的作者可能不止一人。為了能讓Book類的定義適應大多數情況，我們可以考慮將作者增加到三人，這三名作者分別用屬性author1、author2、author3表示，修改後的類圖如下：

不過，上述設計還是存在一些潛在的問題，下面分別討論。
首先，一本書的作者數量的限制（上述設計中的3個）是否合理？一些論文期刊允許最多3~5名作者，而許多書的作者則比3個更多，在科學研究領域，一些論文（有些論文本足以作為一本書）的作者超過了3500人。顯然3500個作者的情況並不多見，但為了能夠實例化作者眾多的書籍，必須增加更多的作者屬性。但多少個作者是合適的，這是一個難以確定的問題。
其次，定義數量龐大的作者屬性而被實例化的書的作者又很少時，由於無法約束必須將作者挨個存儲在排在前面的屬性中，我們將不得不檢查所有的作者屬性，顯然它的代碼實現將是笨重低效的。
最後，可以使用循環簡化處理眾多的作者屬性嗎？由於這些屬性的名稱不同（雖然只是後綴不同，但它們是不同的屬性名），對這種名稱的循環在大多數編程語言中實現是困難的。
UML為上述問題提供的解決方案是指定屬性的多重性，即可通過標記説明作者（author屬性）的多重性表達這個屬性可以存儲多個值。採用多重性的Book類圖如下：

在上圖中可以看到，屬性author在其類型Person後增加“[1..*]”説明，“[1..*]”定義了屬性author的多重性，它表明屬性author的值可以從1個到無限多個，或者説屬性author至少有一個值。多重性使用中括號“[]”説明其允許的數量，在“[1..*]”中，1是下限，*是上限，中間的兩個點表示省略的中間值，而*代表無限大，因此在這個類圖中，屬性author中可存儲作者的數量是從1個到無限個，即屬性author存儲作者的數量沒有限制。使用中括號“[]”説明多重性時，上限必須大於等於下限。
通常一本書至少有一名作者，而在某些特殊情況下，書的作者信息可能丟失了（佚名），或者某些電子書的作者故意不留下自己姓名，此時author這個屬性的多重性就應當設定為“[0..*]”，表示有零個或者多個作者，修改後的類圖如下：

在多重性為“[0..*]”時，因為其值最少可以為零，最多沒有限制，表明該屬性是一個可選的屬性，又是一個可以有多重值的屬性。在這種情況下，可以僅使用“*”更簡單地表示，即“[*]”。按這種方式表達的類圖如下：

瞭解了屬性author的多重性以後，或許有人認為屬性pages也應當被指定多重性。pages表示一本書的頁數，書的頁數確實也是一個範圍內的數值，但是對於確定的一本書而言，作者可能有多個，而它的頁數卻是確定的一個數值。因此屬性pages不具備多重值。如果您的意圖是限制一本書頁數所允許的範圍，可以使用約束（constraint）進行指定。
同理，表示書名的屬性title也不具備多重性。不過，在UML中，也允許我們使用多重性的表示方法明確指明一個屬性僅有一個值。其表示方法是將多重性的上下限均指定為1，即“[1..1]”或“[1]”，故類Book的類圖可修改如下，屬性title和pages分別使用了上述兩種形式限定其值僅有一個。

在UML中，多重性的默認值是“[1]”，即如果一個屬性不指定多重性則表明該屬性應當有且僅有一個值。因此，上面的兩個圖是等價的。所以，如果一個屬性的值是可選的，即它的值可為0個或1個，此時需要明確標明其多重性，即“[0..1]”。例如一本書交由出版社正式出版時，會有一名編輯負責該書的編輯與審校，而一本書如果是電子書，則可能由作者直接發佈而沒有編輯。我們為Book類增加屬性編輯（editor）時，同時使用多重性“[0..1]”表明其是可選的。修改後的類圖如下：

在上圖中，我們同時表明了屬性pages的約束，約束使用大括號“{}”進行説明，它可以在屬性中內嵌説明，也可以在類圖中使用一個單獨的區塊説明，或者也可以在類圖的註釋中説明。上圖採用內嵌説明的方式指定了屬性pages的約束。
多重性與約束可同時指定，不過一些UML工具對使用內嵌方式指定這兩者支持不足（主要是不支持內嵌方式的約束），此時可將約束放在類圖的註釋中進行説明。例如同時標明屬性pages的多重性及約束時，可使用下圖表示：

二、操作參數的多重性
我們也可將多重性應用於操作參數，其用法與在屬性上應用相同。當然，如果一個參數的多重性為“[1]”時，我們通常省略不標記。
例如在下圖中，類Ride中有一個設定騎行日程的schedule操作，它包含標明多重性的三個參數：參數for的多重性為“[1..*]”，表示參與騎行的騎手至少有一個；參數itinerary的多重性為“[2..*]”，表示路線至少有兩個點（起點與終點，還可包含若干途經點）；參數isSharedRide的多重性為“[0..1]”，表示它是一個可選參數，即該騎行日程是否可分享，通常一個參數如果是可選參數，應為其指定缺省值。

類圖Marriage是另外一個例子，不同於上述示例中各參數多重值個數不定，其操作wed中前三個參數都有嚴格限定的值的個數。

多重性還可應用於其他一些行為元素中，其用法大抵一致，使用時可以舉一反三，本文不再贅述。