近几十年来，国外对同性恋有大量的研究。例如，由于观察到男同性恋者之行为，有的倾向于女性化，因此怀疑这些人是否雄性激素分泌不足。然而，实际测量却出现了各种不同的结果：雄性激素分泌不足、分泌过高、分泌水平无差别的报告都有，因而无法下一个一致的结论。
1952年，卡尔曼报告在37对男性同卵双胞胎中，同性恋的一致率为100%，而在26对异卵双胞胎中，一致率只有15%，因此，他强调基因遗传在同性恋发生上的重要性。1991年，性学家伯里与皮拉达的报告是：在56对同卵双胞胎中，其中之一为同性恋，则另一亦为同性恋或至少为双性恋的比例为52%，在54对异卵双胞胎中则为22%。这些统计结果，似乎都暗示生物因素对同性恋之性取向有着相当程度的影响。
上世纪50年代中期，美国曾经进行了一项研究，使用了当时最好的心理量表，并请到了出色的量表说明师，对30个同性恋男人进行了研究，并对照了30个同样年龄、智商和教育情况的异性恋男人。结果是，量表的专业解释者不能把同性恋者和与其对照的异性恋者区别开来，而且，专家给这些男人的心理健康所打的分数，在同性恋者和异性恋者之间没有区别。
目前，已在近300种哺乳动物和鸟类中发现有同性性行为。这一发现也使人想到，同性恋可能来自遗传。
1990年，美国神经科学家利维在权威刊物《科学》上发表了著名的研究，提出性取向具有生物学基础的另一证据。他检视了41具遗体的大脑，包括19名死于AIDS(艾滋病)或其并发症的同性恋男子，16名异性恋男子(其中有6人死于AIDS)，以及6名推测为异性恋的女子，观察发现脑部与性取向有关的细胞。
1993年，哈麦等人宣布某种类型的男同性恋是偏向于由母系来传递，且其基因遗传部位就在X染色体长臂的顶端的Xq28上。
当然，所有这些研究，并不足以达成一个公认可靠的结论，因为分别存在着不同研究者得出的结果差别很大，或样本太小，或缺乏可重复性等方法学上的问题。可以看出的是：同性恋的生物学本质，得到了越来越多的重视和认证。
对同性恋的成因，也有种种的非生物学解说。例如社会学习论，认为同性恋是习得的行为形态；家庭决定论，有人认为不慈祥、不和蔼的父亲有碍儿子的男性化和女儿的女性化的发展；心理分析论，主张同性恋起源于早期的不良亲子关系，也有心理分析学家认为同性恋是一种自恋情结所致；社会决定论，断言同性恋是社会建构的结果；交互论或多重模式，认为同性恋乃由生物因素、文化因素及心理因素交互作用的结果。如今看来，这些非生物学的解说，即便能找到某些例证，实际上也会是一些相对同性恋者或境遇性同性恋者，并不是讨论真正的同性恋者，即绝对同性恋者。
