Nguyên nhân chính xác dẫn đến sự hình thành một xu hướng tính dục nhất định vẫn chưa được công bố. Cho tới thời điểm hiện tại, nhiều cuộc nghiên cứu đã được tiến hành nhằm xác định sự ảnh hưởng của gen, hoạt động của hormone, động lực phát triển, sự ảnh hưởng của yếu tố xã hội và văn hóa khiến nhiều người nghĩ rằng yếu tố sinh học và ngoại cảnh đóng vai trò phức tạp trong việc hình thành nên xu hướng tính dục.[13][14][15] Người ta từng cho rằng đồng tính luyến ái là kết quả của quá trình phát triển tâm lý sai lệch từ những trải nghiệm khi còn nhỏ và những mối quan hệ không lành mạnh, bao gồm cả bị lạm dụng tình dục thời thơ ấu. Người ta thấy rằng khẳng định này là dựa vào định kiến và thông tin sai lệch.[1][2]

Sinh học

Nghiên cứu đã nhận ra một vài yếu tố sinh học có thể liên quan đến quá trình hình thành xu hướng tính dục, bao gồm gen, hormone tiền sinh sản và cấu trúc não bộ. Hiện tại, khoa học vẫn chưa tìm ra nguyên nhân chính, và nhiều nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực này đang được tiến hành.[47]

Phần lớn nhà nghiên cứu tin rằng xu hướng tính dục không chỉ được quyết định bởi một yếu tố nào mà là sự kết hợp của di truyền, hormone và sự ảnh hưởng của môi trường[13][15][16] cùng các yếu tố sinh học liên quan đến một hệ liên kết phức tạp giữa các nhân tố kiểu gen và môi trường trong tử cung vào giai đoạn phát triển sớm của phôi thai.[15][20] Tuy nhiên, họ chú trọng dùng các mô hình sinh học để lý giải nguyên nhân.[13] Nguyên nhân phi xã hội và sinh học có nhiều bằng chứng hơn đáng kể so với những nguyên nhân liên quan đến xã hội đặc biệt là ở nam giới.[17] Các nhà khoa học không tin rằng xu hướng tính dục là một lựa chọn,[13][14][15] và một số tin rằng xu hướng tính dục được xác định trong quá trình thụ thai.[48] Nghiên cứu khoa học ở thời điểm hiện tại hướng tới tìm ra lời giải mang tính sinh học cho việc trở thành một xu hướng tính dục cụ thể.[13] Các nghiên cứu khoa học đã cho thấy một số khác biệt sinh học có số liệu thống kê giữa người đồng tính và người dị tính, điều này có thể xuất phát từ cùng một nguyên nhân cơ bản hình thành nên chính xu hướng tính dục.[49]

Nhân tố di truyền

Gen có thể liên quan tới sự hình thành xu hướng tính dục. Nghiên cứu trên một cặp song sinh vào năm 2001 dường như loại trừ gen khỏi nhân tố chính[47] trong khi một nghiên cứu trên một cặp song sinh khác vào năm 2010 cho thấy đồng tính luyến ái được giải thích bởi cả gen và yếu tố môi trường.[50] Tuy nhiên, thiết kế thực nghiệm của các nghiên cứu song sinh hiện có lại khiến việc giải thích chúng trở nên khó khăn.

Vào năm 2012, một nghiên cứu về liên kết diện rộng của nhiễm sắc thể trên xu hướng tính dục của nam giới đã được tiến hành bởi một số nhóm nhà nghiên cứu độc lập.[51] Một mối liên lệ đáng kể tới đồng tính luyến ái được tìm thấy ở gen trên nhiễm sắc thể Xq28 và nhiễm sắc thể thứ 8 ở vùng pericentromeric. Các tác giả kết luận rằng "những phát hiện của chúng tôi, được thực hiện trong bối cảnh của nghiên cứu trước đây, cho thấy rằng sự biến dị di truyền ở từng vùng này góp phần vào quá trình phát triển các đặc điểm tâm lý quan trọng của xu hướng tính dục ở nam giới.” Đây là nghiên cứu lớn nhất về cơ sở di truyền của đồng tính luyến ái cho đến này và được công bố trực tiếp vào tháng 11 năm 2014.[52]

Hormone

Thuyết hormone tính dục cho rằng cũng giống như việc tiếp xúc với một số hormone nhất định đóng vai trò trong việc phân biệt giới tính của thai nhi, thì việc tiếp xúc với hormone cũng ảnh hưởng đến xu hướng tính dục hình thành về sau ở người trưởng thành. Hormone bào thai có thể được coi là yếu tố ảnh hưởng chính đến xu hướng tính dục của người trưởng thành hoặc coi như một yếu tố đồng tác động với gen hoặc điều kiện môi trường và xã hội.[53]

Đối với con người, thông thường nữ giới sở hữu hai nhiễm sắc thể giới tính X, trong khi nam giới có một X và một Y. Con đường phát triển mặc định của một bào thai là nữ giới, nhiễm sắc thể Y là thứ gây nên những thay đổi cần thiết để chuyển sang con đường phát triển của nam giới. Quá trình biệt hóa này được thúc đẩy bởi nội tiết tố androgen, chủ yếu là testosterone và dihydrotestosterone (DHT). Tinh hoàn mới hình thành ở thai nhi chịu trách nhiệm tiết ra nội tiết tố androgen mà về sau hợp tác trong việc thúc đẩy sự phân hóa giới tính của thai nhi đang phát triển, bao gồm cả não của nó. Điều này dẫn đến sự khác biệt về giới tính giữa nam và nữ.[54] Thực tế này đã khiến một số nhà khoa học thử nghiệm kết quả của việc điều chỉnh mức độ tiếp xúc androgen ở động vật có vú trong thời kỳ bào thai và đầu đời theo nhiều cách khác nhau.[55]

Thứ tự sinh con

Một số lượng lớn các nghiên cứu đã chứng minh rằng xác suất một người đàn ông lớn lên trở thành người đồng tính nam tăng lên với mỗi người anh trai mà anh ta có từ cùng một mẹ. Đây được gọi là hiệu ứng thứ tự sinh anh em (FBO), các nhà khoa học cho rằng đây là một cơ chế sinh học tiền sinh sản - cụ thể là phản ứng miễn dịch của người mẹ đối với bào thai nam - vì hiệu ứng này chỉ xuất hiện ở những người đàn ông có anh trai ruột và không có ở những người đàn ông có anh trai kế và anh em trai nuôi. Quá trình này, được gọi là giả thuyết miễn dịch ở người mẹ (MIH), sẽ bắt đầu khi các tế bào từ bào thai nam xâm nhập vào hệ tuần hoàn của người mẹ trong thai kỳ. Các tế bào này mang protein Y, được cho là có vai trò trong quá trình nam tính hóa não (phân biệt giới tính) trong quá trình phát triển của thai nhi. Hệ thống miễn dịch của người mẹ hình thành các kháng thể đối với các protein Y này. Những kháng thể này sau đó được giải phóng lên bào thai nam tương lai và can thiệp vào vai trò nam tính hóa của protein Y, để lại các vùng não chịu trách nhiệm về xu hướng tính dục vẫn giữ cách sắp xếp 'mặc định' dành cho nữ giới điển hình, khiến người con bị tiếp xúc với kháng thể này có thu hút với nam giới nhiều hơn nữ giới. Bằng chứng sinh hóa cho giả thuyết này được xác định vào năm 2017, phát hiện ra rằng những bà mẹ có con trai đồng tính, đặc biệt là những người có anh trai, có mức độ phản đối cơ thể với NLGN4Y Y-protein cao hơn đáng kể so với những bà mẹ có con trai dị tính.[56][57]

Hiệu ứng này trở nên mạnh mẽ hơn với mỗi lần mang thai con trai kế tiếp, có nghĩa là tỷ lệ con trai tiếp theo là đồng tính nam tăng 38-48%. Điều này không có nghĩa rằng tất cả hoặc hầu hết các con trai sẽ đồng tính sau một vài lần mang thai con trai, mà đúng hơn là tỷ lệ sinh con trai đồng tính tăng từ khoảng 2% đối với con trai đầu lòng, lên 4% đối với con thứ hai, 6% đối với con thứ ba và tiếp theo.[56][58] Các nhà khoa học đã ước tính từ 15% đến 29% nam giới đồng tính nam có thể đã thừa hưởng xu hướng tính dục của họ qua hiệu ứng này, nhưng con số có thể cao hơn, vì những lần sảy thai trước đó và phá thai ở bào thai nam có thể khiến mẹ họ tiếp xúc với kháng nguyên liên kết với Y. Hiệu ứng thứ tự sinh anh em có thể sẽ không được áp dụng cho những đứa con trai đầu lòng đồng tính; thay vào đó, các nhà khoa học cho biết họ có thể đã thừa hưởng xu hướng tính dục của mình bởi gen, hormone tiền sinh sản và các phản ứng miễn dịch khác của người mẹ cũng ảnh hưởng đến sự phát triển của não.[57] Hiệu ứng này trở nên vô hiệu nếu người đàn ông thuận tay trái.[59] Ray Blanchard và Anthony Bogaert được cho là đã phát hiện ra hiệu ứng này vào những năm 1990, và Blanchard mô tả nó là "một trong những biến số dịch tễ học đáng tin cậy nhất từng được xác định trong lĩnh vực nghiên cứu về xu hướng tính dục".[60][61] J. Michael Bailey và Jacques Balthazart nói rằng hiệu ứng FBO chứng tỏ rằng xu hướng tính dục chịu sự ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các cơ chế sinh học tiền sinh sản hơn là các yếu tố không xác định trong quá trình xã hội hóa.[62][63]

Yếu tố môi trường

Trong lĩnh vực di truyền, bất kỳ yếu tố nào không phải là yếu tố di truyền đều được coi là ảnh hưởng của ngoại cảnh. Tuy nhiên, ảnh hưởng của ngoại cảnh không có nghĩa là môi trường xã hội ảnh hưởng hoặc góp phần vào sự phát triển của xu hướng tính dục. Có một môi trường phi xã hội rộng lớn không mang tính di truyền nhưng vẫn mang tính sinh học, chẳng hạn như quá trình phát triển tiền sinh sản, có thể một phần giúp hình thành nên xu hướng tính dục.[17]:76 Không có bằng chứng xác thực nào chứng minh cho giả thuyết rằng trải nghiệm thời thơ ấu, phương pháp nuôi dạy con cái, lạm dụng tình dục hoặc các sự kiện bất lợi khác trong cuộc sống ảnh hưởng đến xu hướng tính dục. Các giả thuyết về tác động của môi trường xã hội sau sinh lên khuynh hướng tình dục còn thiếu tính xác thực đặc biệt là đối với nam giới.[17] Thái độ của cha mẹ có thể ảnh hưởng đến việc trẻ có công khai xu hướng tính dục của mình hay không.[1][13][20][64][65]

Ảnh hưởng: tuyên bố của các tổ chức nghề nghiệp

Học viện Nhi khoa Hoa Kỳ vào năm 2004 đã tuyên bố:[13]

Cơ chế của quá trình hình thành một xu hướng tính dục cụ thể vẫn chưa được xác định nhưng các tài liệu hiện tại và hầu hết các học giả trong lĩnh vực này cho rằng xu hướng tính dục của một người không phải là một sự lựa chọn;  nghĩa là các cá nhân không chọn là đồng tính luyến ái hoặc dị tính luyến ái.  Nhiều giả thuyết về các yếu tố ảnh hưởng đến xu hướng tính dục đã được đưa ra. Xu hướng tính dục có lẽ không do bất kỳ một yếu tố nhất định nào mà sự kết hợp giữa yếu tố di truyền, hormone, tác động của ngoại cảnh. Trong những thập kỷ gần đây, các giả thuyết dựa vào sinh học được các chuyên gia chú trọng. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tranh cãi và sự thiếu chắc chắn về nguồn gốc của đa dạng xu hướng tính dục loài người, không có bằng chứng khoa học nào chỉ ra rằng phương pháp nuôi dạy khác thường, lạm dụng tình dục hoặc các sự kiện bất lợi khác trong cuộc sống ảnh hưởng tới xu hướng tính dục. Kiến thức hiện tại cho thấy rằng xu hướng tính dục thường hình thành khi còn nhỏ.

Hiệp hội Tâm lý Hoa Kỳ, Hiệp hội Tâm thần Hoa Kỳ, và Hiệp hội Quốc gia về Công tác Xã hội vào năm 2006 đã tuyên bố:[7]

Hiện tại, không có sự đồng thuận khoa học về các yếu tố cụ thể khiến một cá nhân trở thành người dị tính, đồng tính luyến ái hoặc song tính - bao gồm các hiệu ứng sinh học, tâm lý hoặc xã hội có thể có từ xu hướng tính dục của cha mẹ. Tuy nhiên, bằng chứng có sẵn cho thấy phần lớn những người trưởng thành đồng tính nữ và đồng tính nam được nuôi dưỡng bởi cha mẹ dị tính và phần lớn trẻ em được nuôi dưỡng bởi các phụ huynh đồng tính nữ và đồng tính nam cuối cùng lớn lên là người dị tính.

Trường Cao đẳng Tâm lý Hoàng gia vào năm 2007 tuyên bố:[20]

Mặc dù dành gần một thế kỷ phân tích và nghiên cứu tâm lý, không có bằng chứng thiết thực nào để hỗ trợ đề xuất rằng bản chất của việc nuôi dạy con cái hoặc trải nghiệm thời thơ ấu đóng bất kỳ vai trò nào trong việc hình thành xu hướng dị tính hoặc đồng tính của một người. Ta có thể thấy rằng xu hướng tính dục là yếu tố sinh học trong tự nhiên, được xác định bởi một sự tương tác phức tạp của các yếu tố di truyền và môi trường trong tử cung vào giai đoạn phát triển sớm của phôi thai. Do đó, xu hướng tình dục không phải là một sự lựa chọn, tuy nhiên hành vi tính dục thì ngược lại.

Hiệp hội Tâm thần học Hoa Kỳ tuyên bố:[2]

Không ai biết nguyên nhân dẫn tới dị tính luyến ái, đồng tính luyến ái hay song tính luyến ái. Đồng tính luyến ái từng được cho rằng là kết quả của động lực từ mối quan hệ gia đình phức tạp hoặc quá trình phát triển tâm lý sai lệch. Những nhận định này giờ đây được nhìn nhận là dựa trên thông tin sai lệch và định kiến.

Một bản tóm tắt pháp lý ngày 26 tháng 9 năm 2007, và được trình bày thay mặt cho Hiệp hội Tâm lý Hoa Kỳ, Hiệp hội Tâm lý California, Hiệp hội Tâm thần Hoa Kỳ, Hiệp hội Quốc gia về Công nhân Xã hội và Hiệp hội Quốc gia về Công nhân Xã hội, Chương California, nêu rõ:[7]

Tuy rằng nhiều nghiên cứu đã xem xét những ảnh hưởng có thể có của gen, hormone, quá trình phát triển, tác động của xã hội và văn hóa tới xu hướng tính dục, nhưng chưa một kết quả nào mang đủ tính xác thực để các nhà khoa học đưa ra kết luận rằng xu hướng tính dục – dị tính, đồng tính hoặc song tính - được quyết định bởi một yếu tố cụ thể hoặc tập hợp nhiều yếu tố. Việc đánh giá của Amici là, mặc dù một số nghiên cứu này có thể hứa hẹn trong việc tạo điều kiện mở rộng vốn hiểu biết về sự phát triển của xu hướng tính dục, nó không cho phép đưa ra kết luận dựa trên những thông tin khoa học được truyền miệng tại thời điểm hiện tại về nguyên nhân hình thành nên xu hướng tính dục, dù là đồng tính, song tính hay dị tính.