ilmesinden ve limbik sisteminin aynı zamanda cinsel davranışları da kontrol etmesiyle bilinmesinden dolayı kadınların cinsel yöneliminin en azından limbik sistemle bağlantılı olduğuna dair güçlü bir kanıt içermektedir.

1997’de Sanders ve Ross-Field doğum öncesi hormonların cinsel yönelimle bağlantılı fonksiyonel beyinsel asimetrilere yol açtığını öne sürmüştür. Bilişsel görevler seksüel olarak dimorfik olarak bilinir. Kadınların sözlü yeteneklerinin erkeklere göre daha gelişmiş olması indirgenmiş lateralizationla (bir fonksiyonun beynin sağ veya sol yarımküresinde yerleşik olması prensibi), erkeklerin uzaysal görevlerde kadınlara göre daha başarılı olması da belirgenleşmiş lateralizationla bağlantılıdır. Fonksiyonel beyinsel asimetriyi ölçen Vincent Mekanik Diyagramlar testinde hem eşcinsel erkekler hem heteroseksüel kadınlar heteroseksüel erkeklerden daha düşük skorlar elde etmiştir. Sözel performansı ölçen Wechsler Yetişkin Zeka Ölçeği’nde ise heteroseksüel kadın ve eşcinsel erkekler, heteroseksüel erkeklere göre daha yüksek skorlar elde etmiştir. Cinsiyete göre farklı sonuçlar elde edilmesi beklenen birkaç testte de eşcinsel erkeklerle heteroseksüel kadınların sonuçları istatiksel olarak birbirinden farklılık göstermezken, heteroseksüel erkeklerin sonuçları farklılık göstermiştir.

2003’te Chicago Üniversitesi’nde yapılan bir araştırmada, eşcinsel erkeklerin beyni serotoninin geri alımını inhibite eden fluoksetine heteroseksüel erkeklerinkine göre farklı tepki verdiği, hipotalamuslarındaki glikoz metabolizmasının heteroseksüel erkeklere göre önemli ölçüde daha az olduğu bulunmuştur. Prefrontal korteks ve singulat korteks dahil olmak üzere beynin diğer bölgelerinde de ölçülen aktivasyonda da farklılıklar bulunmuştur.

2007’de Chicago’da yapılan bir araştırmada erkek meyve sineklerinin beyinlerinin cinsellikle ilgili bölgelerindeki bir gen değiştirilerek eşcinsel davranış göstermesi sağlanmıştır. Genin mutasyonundan sonra sinapsis adı verilen sinir hücreleri bağlantılarının güçlenmesi nedeniyle erkek meyve sinekleri diğer meyve sineklerinin erkek mi dişi mi olduğunu anlamaya yarayan “feromon” adlı kimyasal kokuları ayırt edememiş, hem dişi hem de diğer erkek meyve sineklerine kur yapmıştır.

Birçok türde seksüel farklılaşmanın belirgin bir özelliği preoptik hipotalamustaki seksüel dimorfik çekirdeğin (SDN) varlığıdır. SDN, erkeklerde dişilere göre daha büyüktür. Evcil koçların çoğunluğu dişi koyunlara ilgi duyarken, yaklaşık yüzde 8’i diğer koçlara ilgi duymaktadır. Roselli ve meslektaşları koyunların SDN’sini (kSDN) incelemiş, eşcinsel koçların kSDN’sinin, heteroseksüel koçlara göre daha küçük, dişi koyunlarınkine ise benzer olduğunu bulmuştur. Ayrıca kSDN’in nöronlarının aromataz aktivitesi, eşcinsel koçlarda heteroseksüel koçlara göre daha küçük olduğu bulunmuştur.

Amerikan Pediatri Akademisi'nin 2004’teki açıklaması şu şekildedir:

Amerikan Psikiyatri Kurumu, Amerikan Psikologlar Birliği ve Sosyal İşçilerin Ulusal Kurumu'nun 2006’daki açıklaması şu şekildedir:

Kraliyet Psikiyatrlar Derneği'nin 2007’deki açıklaması şu şekildedir:

Amerikan Psikiyatri Kurumu'nun açıklaması şu şekildedir:

Amerikan Psikiyatri Kurumu, Amerikan Psikologlar Birliği, California Psikologlar Birliği ve Sosyal İşçilerin Ulusal Kurumu 2007'deki açıklaması şu şekildedir:

Gay amca hipotezi, çocuklara sahip olmayan insanların belki de aile genlerini sonraki nesillere yakın akrabalarının çocuklarına kaynaklar sağlayarak (yemek, gözetleme, savunma, barınak sağlama gibi) aktarabileceğini öne sürmektedir. Bu hipotez akraba seçilimi teorisinin genişletilmiş halidir. Akraba seçilimi aslında uyumsuzluk gibi görünen belli fedakâr aktiveleri açıklamak için geliştirilmiştir. İlk fikir 1932’de J.B.S. Haldane tarafından ortaya atılmış sonra John Maynard Smith, W.D. Hamilton ve Mary Jane West-Eberhard da dahil olmak üzere başkaları tarafından detaylandırılmıştır. Bu fikir aynı zamanda belli sosyal böceklerinin çoğu üremeyen üyelerinin paternlerini açıklamak için de kullanılmaktadır.

2008’deki bir çalışmada, araştırmacılar açıklamasında “Genlerin eşcinselliği etkilediğine dair önemli kanıtlar bulunmaktadır. Düşük başarılı üreme şansı getiren eşcinselliğin popülasyonda nispeten yüksek sıklıkta nasıl devam ettiği bilinmemektedir." demiştir. Araştırmacılar eşcinselliğe yatkın genlerin heteroseksüellere çiftleşme avantajı verdiğini bununda eşcinselliğin evrimini ve popülasyonda devam etmesini açıklayabileceğini öne sürmüştür. 2009’daki bir araştırma, eşcinsel erkelerin anne tarafındaki kadın akrabalarındaki doğurganlığın fazla olduğunu bulmuştur.

Bailey ve Zuk hayvanlardaki eşcinsel davranışların uyumlu olduğuna dair birkaç hipoteze atıfta bulunmuştur. Bu hipotezler farklı türlerde fazlasıyla değişiklik göstermektedir. Bailey ve Zuk aynı zamanda ilerdeki araştırmaların eşcinsel davranışın kökenininden daha çok evrimsel sonuçlarının araştırmasını tavsiye etmiştir.

Cinsel yönelimi değiştirme eforları (SOCE), eşcinsel ya da biseksüel yönelimi heteroseksüelliğe dönüştürmeyi amaçlayan metodlardır. Bu eforlar davranışsal teknikleri (örneğin onarım terapisi), psikoanalitik teknikleri, tıbbi yaklaşımları ve dinsel ve ruhsal yaklaşımları içerebilir. Dünyanın bazı yerlerindeyse “düzeltici tecavüz” (lezbiyen kadınlara heteroseksüelliğe dönmesi için yapılan tecavüz) gibi cinsel şiddetleri içerebilir.

SOCE’nin kişinin cinsel yönelimini değiştirmeyi başarıp başarmadığına dair bilimsel kesinliği gösteren bir araştırma yoktur. SOCE, dini kuruluşların benimsediği değerlerle LGBT hakları kuruluşları, profesyonel ve bilimsel kuruluşlar arasındaki gerginlik yüzünden tartışmalıdır. Davranışsal ve sosyal bilimlerin ve ruh sağlığı uzmanlık alanlarının uzun süredir olan ortak görüşü eşcinsellik ve biseksüelliğin insan cinselliğinin normal ve pozitif bir varyasyonu olduğu ve bu yüzden eşcinsellik ve biseksüelliğin bir ruh hastalığı olarak kabul edilmediğidir. Amerikan Psikiyatri Kurumu’nun açıklaması “Çoğu insan kendi cinsel yönelimlerinde az miktarda tercih hissini deneyimler ya da hiç deneyimlemez.” şeklindedir. Bazı kişiler ve gruplar eşcinselliği gelişimsel bozukluk ya da dini ve ahlaki çöküş olarak tanıtmakta ve psikoterapi ve dini eforları içeren SOCE’nin kişinin eşcinsel hislerini ve davranışlarını değiştirebileceğini iddia etmektedir. Bu kişiler ve grupların birçoğu eşcinselliğin aşağılayıcı, utanç verici bir şey olduğunu desteleyen dini, politik akımlardan olduğu gözlenmektedir.

Hiçbir önemli ruh sağlığı kuruluşu cinsel yönelimi değiştirme eforlarını uygun görmemiş, hemen hemen hepsi cinsel yönelimi değiştirmeyi amaçlayan tedavileri uyaran prensipleri benimsemiştir. Bu kuruluşlarda Amerikan Psikiyatri Kurumu, Amerikan Psikologlar Birliği, Amerika Birleşik Devletleri'deki Sosyal İşçilerin Ulusal Kurumu, Kraliyet Psikiyatrlar Derneği, ve Avustralya Psikologlar Derneği de yer almaktadır. Kraliyet Psikiyatrlar Derneği, ABD’nin Ulusal Araştırma ve Terapi Derneği NARTH gibi kuruluşların bilim tarafından desteklenmemesi ve önerdiği sözde eşcinsellik tedavilerin ön yargı ve ayrımcılığa zemin hazırlaması konusundaki endişelerini Amerikan Psikiyatri Kurumu ve Amerikan Psikologlar Birliği’yle paylaşmıştır.

2012’de Pan Amerikan Sağlık Örgütü (Dünya Sağlık Örgütü’nün Kuzey ve Güney Amerikan Kolu) insanların heteroseksüellik haricindeki yönelimlerini “tedavi” etmeyi amaçlayan servislerin tıbbi olarak doğrulanmamış olması ve insanların sağlığı için tehlikeli olması yüzünden uyarı niteleğinde bir açıklama yapmış, uzmanların ortak görüşünün eşcinselliğin insan cinselliğinin normal ve pozitif bir varyasyonu olduğunu ve eşcinselliğin patolojik bir durum olmadığını belirtmiştir. Dünya Sağlık Örgütü, eşcinsel çocukların kendi istemedikleri halde bu tedavilere gitmeye bazen zorlandıklarını, özgürlüklerinin elinden alındığı ve bazen aylarca izole edildiklerini belirtmiştir. Pan Amerikan Sağlık Örgütü bu tür etik olmayan tedavilerin sağlık hizmetlerinin ve insan haklarının ihlalinden dolayı ihbar edilmesini ve ulusal yönetmelik altında yaptırım uygulanmasını önermiştir.

Amerikan Psikiyatri Kurumu’nun açıklamasında “Bazı insanlar cinsel yönelimin doğuştan ve sabit olduğuna inanır ama cinsel yönelim kişinin yaşamı boyunca gelişir.” demiştir. Bağımlılık ve Ruh Sağlığı Merkezi (Centre for Addiction and Mental Health) açıklamasında “Bazı insanların cinsel yönelimi hayatları boyunca sürekli ve sabittir ama başka insanların cinsel yönelimi esnek olabilir ve zaman içinde değişebilir.” demiştir.

2004’te yapılan bir araştırma, heteroseksüel ve lezbiyen kadınların erkek-kadın, kadın-kadın, erkek-erkek erotik filmlerini izleyince gösterdikleri cinsel uyarılmaların birbirinden önemli ölçüde farklılık göstermediğini bulmuştur. Ama erkeklerde, heteroseksüel olanlar en çok kadın-kadın erotik filmlerinden uyarılırken eşcinsel olanlar en çok erkek-erkek erotik filmlerinden uyarıldığı gözlenmiştir. Araştırmacılar, kadınların cinsel arzularının erkekler kadar sert bir şekilde özel bir cinsiyete yönelmediği, zaman içinde daha değişmeye eğilimli olduğu sonucunu çıkartmıştır.

Bilimsel araştırmalar gay ve lezbiyen çiftlerin yetiştirdiği çocukların heteroseksüel çiflerin yetiştirdiği çocuklar kadar uyumlu, kabiliyetli ve psikolojik olarak sağlıklı olduğunu göstermektedir. Bunun tersini gösteren bilimsel bir kanıt yoktur.

Bir araştırmanın sonuçlarında gay ve lezbiyen çiftlerin çocuklarının çoğunluğunun heteroseksüel kimlikli olmasına rağmen kısmen genetik faktörler (Amerika Birleşik Devletleri'ndeki eşcinsel çiftlerin çocuklarının %80’i kendi biyolojik çocuklarıdır.) ve aile sosyalizasyon süreci yüzünden (çocukların daha toleranslı okulda okuması, daha az heteroseksist çevre ve sosyal şartlarda yaşaması) geleneksel olarak cinsiyetlere yüklenen davranışları daha az gösterdiği ve homoerotik birlikteliklere daha açık olmaya eğilimli oldukları öne sürülmüştür. 2005’te Charlotte J. Patterson’ın Amerikan Psikiyatri Kurumu için yaptığı araştırmada gay ve lezbiyen çiftlerin yetiştirdiği çocuklarda daha yüksek o