Các nhà khoa học vẫn tiếp tục tiến hành nghiên cứu về mối liên hệ sinh học với khuynh hướng tình dục, và mặc dù nguyên nhân của khuynh hướng tình dục vẫn chưa được hiểu rõ, nhưng người ta đưa ra giả thuyết rằng nó là do sự tương tác phức tạp giữa gen, hormone và ảnh hưởng của môi trường. Đặc biệt đối với nam giới, bằng chứng về ảnh hưởng của môi trường xã hội sau sinh đến khuynh hướng tình dục là rất yếu. Các lý thuyết sinh học được cộng đồng khoa học ủng hộ vì chúng phản ánh nguyên nhân của khuynh hướng tình dục.
Khuynh hướng tình dục có thể được hình thành bởi gen, môi trường tử cung ban đầu (ví dụ: hormone thai nhi) và cấu trúc não.
Đây là một trong những giả thuyết quan trọng nhất về sự hình thành khuynh hướng tình dục dưới góc độ phát triển của thai nhi và ảnh hưởng của hormone. Tóm lại, trạng thái ban đầu của não thai nhi đang phát triển là "nữ". Nếu thai nhi nhận đủ testosterone, INAH3 (nhân kẽ 3 của đồi thị trước) sẽ phát triển lớn hơn và có liên quan đến hành vi tình dục điển hình của nam giới. Tuy nhiên, nếu không nhận đủ testosterone, nó có thể dẫn đến sự hình thành ham muốn đồng giới.
Các nghiên cứu cho thấy INAH3 ở nam giới đồng tính có thể tiếp xúc với mức testosterone thấp hơn so với nam giới dị tính.
Nhiều thí nghiệm cũng chỉ ra rằng phản ứng miễn dịch của người mẹ trong quá trình phát triển của thai nhi có thể gây ra tình trạng đồng tính luyến ái hoặc song tính luyến ái ở nam giới. Khi số lượng con trai mà một người phụ nữ sinh ra tăng lên, khả năng những đứa con trai sinh sau sẽ phát triển xu hướng đồng tính luyến ái cũng tăng lên đáng kể, một hiện tượng được gọi là hiệu ứng thứ tự sinh anh em. Theo nghiên cứu, hiệu ứng này được cho là có thể giải thích từ 15% đến 29% tình trạng đồng tính luyến ái ở nam giới.
Về mặt cấu trúc não, nhân dị hình giới tính (SDN-POA) là một vùng quan trọng khác nhau giữa hai giới ở người và nhiều loài động vật có vú. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng INAH-3 ở nam giới đồng tính thấp hơn đáng kể so với nam giới dị tính. Hiện tượng này cho thấy sự khác biệt trong nhân lưỡng hình giới tính trong quá trình phát triển não của người đồng tính, dẫn đến sự hiểu biết của chúng ta về khuynh hướng tình dục.
Nghiên cứu khoa học từ lâu đã xác nhận mối liên hệ chặt chẽ giữa một số cấu trúc não và khuynh hướng tình dục.
Nghiên cứu về ảnh hưởng của di truyền cho thấy nhiều loại gen có thể đóng vai trò trong khuynh hướng tình dục. Sử dụng phương pháp nghiên cứu song sinh, các nhà khoa học đã tiến hành một số lượng lớn các phân tích và kết quả cho thấy những cặp song sinh giống hệt nhau có khuynh hướng tình dục giống nhau hơn so với những cặp song sinh khác trứng, cho thấy ảnh hưởng tiềm tàng của gen đối với sự hình thành khuynh hướng tình dục.
Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học đã sử dụng bản đồ bộ gen để khám phá sự đóng góp của nhiều gen vào khuynh hướng tình dục. Mặc dù khoa học vẫn chưa xác định được đầy đủ tất cả các yếu tố di truyền ảnh hưởng đến khuynh hướng tình dục, các nhà nghiên cứu đã đề xuất rằng có thể có một "gen đồng tính" trên nhiễm sắc thể X. Điều này cho thấy ảnh hưởng sinh học của khuynh hướng tình dục là kết quả của sự tương tác của nhiều yếu tố, bao gồm di truyền, môi trường trước khi sinh và cấu trúc não.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở một số mô hình động vật, sự hình thành vai trò giới tính và hành vi hấp dẫn được thúc đẩy bởi sinh học.
Cuối cùng, mặc dù chưa có kết luận khoa học chính xác nào có thể giải thích đầy đủ sự khác biệt về cấu trúc não giữa đàn ông đồng tính và đàn ông dị tính, nhưng những nghiên cứu này cho thấy sự phức tạp trong quá trình hình thành khuynh hướng tình dục và khả năng khám phá nhiều hướng hơn trong tương lai. Với sự tiến bộ của công nghệ, có lẽ chúng ta sẽ có thể hiểu sâu hơn về vấn đề gây tranh cãi và quan trọng này. Có bao nhiêu yếu tố chưa biết vẫn đang ảnh hưởng đến khuynh hướng tình dục của chúng ta?