לאורך השנים, גופי ספורט בולטים, לרבות הוועד האולימפי הבינלאומי וה-IAAF סירבו לשלב ספורטאיות טרנסג'נדריות ואינטרסקס בתחרויות נשים משום החשש שמצבן הביולוגי מעניק להן יתרון לא הוגן על פני ספורטאיות עם רמות טסטוסטרון נקביות טיפוסיות. חוק נגד אפליה מינית, שנחקק בבריטניה בשנת 1975, קיבל את עמדת גופי הספורט והתיר להם להדיר ספורטאים על בסיס מגדרי בטענה כי נשים נחותות מגברים בספורט. גם החוק להכרה מגדרית שנחקק בפרלמנט הבריטי בשנת 2004, במטרה להגן על זכויות האדם של טרנסג'נדרים, קיבל את עמדת גופי הספורט והתיר להם להדיר טרנסג'נדרים מהספורט מטעמי שמירה על עקרון המשחק ההוגן ושמירה על ביטחון הספורטאים.
מול הטיעון ליתרון לא הוגן, עולות מספר סוגיות שעוסקות בניסיון לבחון את תקפותו:
הפער בין גברים לנשים בספורט.
אחת ההנחות המרכזיות של גופי הספורט היא העמדה לפיה גברים עליונים על נשים בספורט משום שיש להם רמות גבוהות יותר של טסטוסטרון. גברים בממוצע חזקים יותר, מהירים יותר וגבוהים יותר מנשים. יש להם בממוצע יותר מסת שריר, פחות מסת שומן, סיבולת לב-ריאה טובה יותר וקיבולת ריאות גדולה יותר ביחס לנשים. שיאי העולם של גברים עולים בממוצע על שיאי העולם של נשים ב-10%. בשנת 2008, הפער בשיאי העולם בין גברים לנשים עמד על 17.2% בקפיצה לגובה, 22.6% בקפיצה במוט ו-37.4% בהטלת כידון לטובת הגברים. גברים רצים בפער של 6.7% מהר יותר מנשים בריצת 100 מטר, ובפער של 12.5% מהר יותר בריצת 5000 מטר, וקיימת התפיסה לפיה לא סביר שנשים ידביקו אי פעם את הפער משום שכאשר מין אחד משתפר, כך גם המין השני. עם זאת, הפער בין ספורטאי עלית לספורטאיות עלית הולך ומצטמצם. נכון לשנת 2011, הנשים הטובות בעולם מסוגלות לרוץ, לשחות ולהחליק מהר יותר מהגברים הטובים בעולם שהתחרו לפני כמה עשרות שנים. בשנת 1988, פלורנס גריפית' ג'וינר, האישה המהירה ביותר בריצת 100 מטר באולימפיאדת סיאול, השיגה תוצאת זמן הנמוכה בשנייה אחת בלבד מזו של בן ג'ונסון, הגבר שרץ באותה אולימפיאדה הכי מהר בריצת 100 מטר (10:54 שניות לג'וניור מול 9:79 שניות לג'ונסון). משנת 1964, נשים הצליחו לצמצם את זמן ריצת המרתון שלהן ב-32%, בעוד גברים צמצמו אותו רק ב-4.2%. במחקר עולה הסברה לפיה אם ההתקדמות הזו תימשך, רצות עלית יוכלו להדביק את הפער עם רצי עלית כבר במהלך המאה ה-21. מחקר שנערך באוניברסיטת אוקספורד בשנת 2004 בנושא ביצועי נשים וגברים באתלטיקה, מעריך כי אם נשים ימשיכו לצמצם את הפער בינן לבין הגברים באותו הקצב, אזי תוך 150 שנה, הנשים יעקפו את הגברים בתוצאות שלהן. המחקר מעריך כי נשים יוכלו לחצות ראשונות את קו הסיום כשהן מתחרות נגד גברים כבר משנת 2064.
טסטוסטרון ושיפור ביצועים ספורטיביים.
לגברים יש בממוצע פי 10 יותר טסטוסטרון בדם מאשר בדמן של נשים, ולנשים בממוצע יש רמות אסטרוגן גבוהות יותר מרמות האסטרוגן בקרב גברים. אף על פי שלשני המינים יש טסטוסטרון ואסטרוגן, הטסטוסטרון מכונה "ההורמון הגברי" והאסטרוגן מכונה "ההורמון הנשי", ולכן עולה ביקורת לפיה שימוש בטרמינולוגיה זו היא מטעה משום שהיא יוצרת הפרדה ביולוגית מלאכותית בין גברים לנשים. למרות מחסור במחקר בתחום, קיים קונצנזוס לפיו רמות הטסטוסטרון הן הגורם החשוב ביותר שתורם לפער בביצועים בין גברים לנשים בספורט, אולם הקשר בין רמות גבוהות של טסטוסטרון לבין שיפור ביצועים בספורט טרם הוכח כהלכה, וייתכן כי הקשר בין טסטוסטרון לביצועים ספורטיביים הוא מורכב יותר מהאופן בו נהוג לתפוס אותו. רמות טסטוסטרון לא מסוגלות לנבא איזה ספורטאי יפגין ביצועים טובים יותר. כמו כן, לספורטאים עם ביצועים טובים יותר אין בהכרח רמות טסטוסטרון גבוהות יותר. מחקרים קליניים מראים כי טסטוסטרון, בין גורמים רבים נוספים, עוזר להגדיל את מסת השריר, את הכוח ואת הסיבולת ולכן הגיוני להניח שאדם עם יותר טסטוסטרון בדם יהיה בעל יתרון ספורטיבי מול ספורטאי עם פחות טסטוסטרון בדם, אולם אין זה המצב בהכרח ולא קיימת ראייה לפיה לספורטאים מוצלחים יותר יש רמות גבוהות יותר של טסטוסטרון מספורטאים מוצלחים פחות. אחת הדוגמאות לכך היא נשים אינטרסקס עם תסמונת אי רגישות מלאה לאנדרוגן (CAIS), שאף על פי שגופן לא מסוגל להגיב לטסטוסטרון שהן מייצרות (ולא מסוגל להגיב גם לסטרואידים אנאבוליים ממקור חיצוני), הן זוכות לייצוג יתר בקרב ספורטאיות עלית (לפי הערכות, לאחת מכל 1500 ספורטאיות יש תסמונת אי רגישות לאנדרוגן, לעומת יחס של אחת מכל 60,000 באוכלוסייה הכללית).
מחקרים גדולים שחקרו את ההשפעה של רמות הטסטוסטרון בקרב ספורטאי וספורטאיות עלית הגיעו למסקנות סותרות. מחקר שבחן 693 ספורטאי וספורטאיות עלית מ-15 ענפי ספורט שונים מצא כי רמות הטסטוסטרון של ספורטאי וספורטאיות העלית שונה מטווח הטסטוסטרון הרגיל בקרב נשים וגברים שאינם ספורטאי עלית, ולמעשה נמצאה חפיפה בין רמות הטסטוסטרון בקרב הספורטאיות והספורטאים: ל-13.7% מספורטאיות העלית היו רמות טסטוסטרון מעל הטווח הנשי הטיפוסי, ו-4.7% מספורטאיות העלית היו בתוך הטווח הטיפוסי של גברים. כמו כן, ל-16.5% מספורטאי העלית היו רמות טסטוסטרון מתחת לטווח הטיפוסי של גברים, וכ-1.8% אחוז מהם היו בטווח הטיפוסי של נשים. בשנת 2011, ה-IAAF פרסם מחקר שביצע על 849 ספורטאיות עלית. המחקר מצא כי רק ל-1.5% מהספורטאיות יש רמות טסטוסטרון שנמצאות מעל הטווח הנשי הטיפוסי (זאת בניגוד לאותן 13.7% ספורטאיות מהמחקר הקודם). ממחקר נוסף שנערך על 650 ספורטאיות וספורטאים אולימפיים עלה כי ל-5% מהספורטאיות היו רמות טסטוסטרון בטווח הנחשב גברי, ולכ-6% מספורטאים היו רמות טסטוסטרון בטווח שנחשב נשי. נתונים אלו מציעים כי רמות טסטוסטרון אינן יכולות להיות סימן זיהוי למין ולא ליכולות ספורטיביות. לפי מחקר משנת 2014 שבדק 845 ספורטאיות עלית: "אין ראיה מדעית ברורה שרמות גבוהות של טסטוסטרון אצל נשים יכולות לקבוע את הביצועים שלהן בספורט", ומחקר משנת 2017 שנעשה בשתי אליפויות עולם באתלטיקה מצא כי נשים עם רמות טסטוסטרון גבוהות יותר הפגינו ביצועים טובים יותר (בריצת 400 מטר נרשם פער של 2.7%, בריצת 800 מטר משוכות נרשם פער של 1.8%, בריצת 400 מטר משוכות נרשם פער של 2.8%, ביידוי פטיש נרשם פער של 4.5% ובקפיצה במוט נרשם פער של 2.9%).
בנוסף, ייתכן כי הטסטוסטרון משפיע באופן שונה על גברים מאשר על נשים. כמעט כל המחקרים בנושא טסטוסטרון וביצועים ספורטיביים התבצעו על גברים, והמידע על טסטוסטרון וביצועים ספורטיביים בקרב נשים הוא מאוד מוגבל. באליפות העולם באתלטיקה בשנת 2009, הייתה חפיפה בזמנים של הגברים והנשים בריצת 100 מטר ועד ריצת המרתון (למעט ריצת 10,000 מטר). בנוסף, חסר מידע לגבי ההשפעות שיש לטסטוסטרון ברמה האישית על כל ספורטאי, וקיים קושי למדוד רמות טסטוסטרון משום שהן משתנות בהתאם לגורמים שונים: גיל, חשיפה להורמונים אחרים כמו אסטרוגן, שעת היום, לפני או אחרי תחרות, מצבי שגרה, בזמן מחזור ומשוב חיובי מהמאמן יכול אף להכפיל אותן. הביואתיקנית, קתרינה קרקזיס (Katrina Karkazis), טוענת כי קיימת מיתולוגיה רבה בכל הקשור להשפעת הטסטוסטרון על הביצועים הספורטיביים, וכי טסטוסטרון הוא רק גורם אחד מני רבים המשפיע על הביצועים הספורטיביים, ולכן לבידודו כגורם המכריע - איך ערך רב. מנגד, העמדה לפיה רמות טסטוסטרון גבוהות מובילות ליתרון בביצועים ספורטיביים היא העמדה הרווחת בעולם הספורט, ולפיה גופי הספורט מגבשים רגולציות בנושא שילוב טרנסג'נדרים ואינטרסקסואלים בספורט.
הטענה כי לנשים טרנסג'נדריות יש יתרון לא הוגן על פני נשים סיסג'נדריות אינה לוקחת בחשבון את השפעת הטיפולים ההורמונליים על גופן של ספורטאיות טרנסג'נדריות. הקהילה הרפואית והמדעית לא מצאה ראייה לכך שלספורטאיות טרנסג'נדריות יש יתרון על ספורטאיות סיסג'נדריות. לאחר שנה של טיפולים הורמונליים, מסת השריר יורדת באופן משמעותי, ורמות הטסטוסטרון והאסטרוגן של נשים טרנסג'נדריות נמצאות בטווח ההורמונלי הנקבי הטיפוסי, ולכן היתרון הפוטנציאלי על נשים סיסג'נדריות – נעלם. בשנת 2015, הוועד האולימפי הבינלאומי קיבל עמדה זו, ומאפשר לנשים טרנסג'נדריות להתחרות בקטגוריית הנשים, זאת לאחר שנה אחת של טיפולים הורמונליים.
אינטרסקסואליות ובדיקות לאימות מין.