来，大量证据显示了生物性因素对于性倾向形成有重大影响，同卵双胞胎性倾向一致性，以及同家族谱系间特定性倾向的集群，支持了生物学的解释。科学家正在寻找与性倾向有关的基因，双生子研究为性倾向的遗传基础提供实质证据，特别是男同性恋。位于X染色体的Xq28以及8号染色体的8q12被认为最有可能是包含与男同性恋有关的基因区段。性倾向可能是一种（polygenic）遗传特征，并且基因对于性倾向的形成可能只扮演部分角色。有些科学家主张子宫环境影响胎儿的表观遗传（epigenetics）进而调控性倾向的形成，有些研究认为能以