社会性成因相比，相对较多证据支持性倾向的非社会性生物学成因，对于男性的情况而言更是如此。异性恋倾向的形成因子有基因、产前激素、脑部结构、这些因子与环境的互动。
产前激素.研究者已对脑部男性化的神经生物机转进行了不少研究。5α还原酶会把雌二醇和睾酮催化成双氢睾酮，其在脑部扮演着雄激素受体的角色，使之男性化。若某人的雄激素受体过少（患者）或雄激素过多（患有先天性肾上腺增生症的女性），那么其生心理皆会受到影响。部分研究认为异性恋男性和异性恋女性皆为此一过程之结果。 在这些研究中，女同