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  許多雙生子研究試圖比較遺傳學和環境在確定性取向方面的相對重要性。在1991年的一項研究中,貝利和皮拉爾對從“同性戀雜誌”中招募的男性雙胞胎進行了一項研究,發現52%的同卵雙胞胎兄弟(共有59名)和22%的異卵雙胞胎在同性戀方面是一致的。 在一項61對雙胞胎的研究中,研究者發現,在大多數男性受試者中,單卵雙胞胎的同性戀一致率為66%,異卵雙胞胎的同性戀一致率為30%。 2000年,貝利、鄧恩和馬丁研究了4901對澳大利亞雙胞胎的大樣本,但報告的一致性不到一半。他們發現男性同卵雙胞胎的一致性為20%,女性同卵雙胞胎的一致性為24%。其他研究者支援性取向由生物學原因決定。Bearman和Brückner (2002)批評早期研究集中於小的選擇樣本 和不具代表性的課題選擇。 他們研究了289對同卵雙胞胎和495對異卵雙胞胎,發現男性同卵雙胞胎的同性吸引力一致率僅為7.7%,女性為5.3%。他們稱這一模式“不表明遺傳影響獨立於社會背景”。  2010年,瑞典對所有成年雙胞胎(超過7600對)的研究,將同性性行為的來源解釋為遺傳和個體獨特的環境(如產前環境、疾病和創傷的經歷、同齡人群體和性經驗)。同時,共享環境變數,如家庭環境、社會態度等,有較弱但顯著的影響。在統計學上,女性受遺傳的影響較弱,男性不受共享環境的影響。瑞典對所有成年雙胞胎的研究,旨在解決同性戀雙胞胎更願意參加實驗,這一潛在偏見的影響。

  雙生子研究受到了很多批評,包括自我選擇偏見,即同性戀者和同性戀兄弟姐妹更有可能自願參加研究。儘管如此,我們還是可以得出這樣的結論:鑑於許多同卵雙胞胎在性方面的差異,性取向不能僅僅歸因於遺傳因素。  另一個問題是,即使是同卵雙胞胎,在同性戀方面也可能是不一致的,並且有一種機制可能可以解釋這種不一致。Gringas和Chen(2001)描述了導致同卵雙胞胎之間差異的多種機制,其中最關鍵的是絨毛膜性和羊膜性。 雙絨毛膜雙胞胎可能具有不同的激素環境,因為他們從不同的胎盤接收母體血液,這可能導致不同水平的大腦男性化。單羊膜雙生子共享激素環境,但可能患有“雙生子輸血綜合徵”,即“一個相對充滿血液,另一個則血液不足”。

  

  回溯研究:  追蹤研究:

  如果不同人類個體之間有一些相異特徵,生物學家很容易提出一個問題:這會不會是基因引起的?生理上的性別一般來說是取決於XX和XY染色體,A/B/O/AB血型取決於9q34上的ABO基因,鐮狀血球貧血症取決於11p15.5上的HBB基因 。  自然而然,有人會問:「有同性戀基因嗎?」或是:「性傾向有遺傳學上的根據嗎?」但是科學家仍未能找出確實的同性戀基因。對於這個現象有兩個可能的解釋:  一、的確有一些關鍵性的基因影響性傾向,只是科學家尚未發現。  二、性傾向的形成受多個基因影響著。  現時科學家透過基因譜比對,猜測會影響男性性傾向的幾個染色體有:7、8、10、14和X。此外,基於荷爾蒙會影響性傾向是相同流行的說法,有科學家便針對男性荷爾蒙受體(其編碼基因位於X染色體)和芳香環轉化酶(此酶能將睪丸素轉換成女性荷爾蒙,其編碼基因位於15q21.1)研究。  雙生子研究和家族研究是科學家判斷某些特徵是否遺傳常用的方法。當然這些方法有其缺陷:  另外,雙生子研究的時候,研究者要考慮研究物件是同卵雙生還是異卵雙生;但有時要判定研究物件是哪一種雙生兒時,並不會作仔細的DNA核對,多是單從外貌去判斷,這也造成一定的誤差。  各地都有研究者進行過相關的雙生子研究,以下是一些資料:(百份比表示同性戀的遺傳機率)  家族研究方面,暫時科學界的研究資料顯示,跟同性戀者有相同性別的兄弟姐妹,約有 7-16% 也是同性戀者。

  關於荷爾蒙對性傾向的影響,科學家多是針對出生前荷爾蒙研究。不少科學家相信出生前荷爾蒙是關鍵性的因素。  科學家之所以針對研究出生前荷爾蒙,是基於幾個線索:

  同性戀是個不利生育的因素。若從演化生物學的角度來看,如果同性戀是有一定遺傳性的,這個因素經過多年自然競爭、淘汰之後,似乎應該會消失在人口之中。那為何古往今來同性戀者都在人口保持一定比例呢?就此有多個解釋:  以下是其中一些假設。這些假設的其中一個推論均是同性戀者較一般人有更多的親戚。
生物學與性取向的關係是一個研究課題。雖然科學家不知道性取向形成的確切原因,但他們的理論認為,遺傳、激素和社會因素的結合決定了性取向。 產後社會環境對性取向的影響很弱,特別是對於男性。 解釋性取向原因的生物學理論受到科學家的青睞。這些理論涉及到遺傳因素、早期子宮環境和大腦結構複雜相互作用。與異性戀、同性戀、雙性戀或者無性戀形成的有關因素包括基因,產前激素與性取向,和大腦結構。