同性恋基因例如Xq28、Wnt-4基因、Sphinx基因等等，它们是影响人和动物性取向的基因之一。在上世纪90年代，美国遗传学家迪恩·哈默提出了同性恋基因理论，而且这一理论在近期已被证明。同性恋基因理论认为人类性取向基因位于X染色体上，由母亲遗传。一项新研究发现哈默是对的，确实存在同性恋基因，而且这样的基因有两个，甚至更多。
经过研究发现至少在130种脊椎动物中都存在着同性恋或者是，即使在某些同性性行为，而这些性取向行为是动物与生俱来的，它并不是疾病或精神类疾病，并且不能被纠正，即使在某些人眼里这是错误的行为。而且经过调查发现，研究人员得出了比较一致的想法，同性恋存在着深厚的生物医学基础。美国心理学协会和精神病学协会就在1974年发表了声明称：同性恋不是疾病，也不是一种病态，这是一种只占少数的性取向，性取向无法改变，不必对同性恋进行“矫治”。
人类基因组计划也对同性恋基因也有研究，认为性取向与后天选择没有任何关系，但是性取向可能受基因控制，也有有证据可以证明有两组基因会影响男性的性取向。也有专家认为这是一种爱男基因和爱女基因，爱男基因的主要用途是让有这些基因的女性在性方面更早熟，因此能够生更多的孩子，从而具备进化优势，其代价是如果男性有了这些基因就会变成同性恋。而有爱女基因在男性身上是进化优势，会较早、较常的寻找配偶，并且生更多的孩子。但在女性身上就是女同性恋者，也同样益处大于弊端，得以遗传下来。戴安娜·弗莱施曼博士的研究表明，女性体内的孕酮激素高低对性取向有直接影响。对女性来说，体内孕酮激素水平较高的话，其是同性恋者的几率就越大，对同性的关注度也越高。同性恋者与异性恋者的大脑对性激素的反应有明显的区别，女同性恋者的大脑对性激素的反应跟女异性恋者的反应是不同的。研究也表明，男同性恋者与男异性恋者大脑的反应也不同，而且差别更明显。女同性恋者的大脑虽然大部分都和女异性恋者相同，但在气味处理部分与男异性恋者的大脑反应相似。
