性取向的形成涉及基因遗传、激素水平、大脑结构、社会环境及个体心理发展等多因素共同作用。
双胞胎研究显示同卵双胞胎性取向一致性高于异卵双胞胎，X染色体上的Xq28区域与男性同性性行为存在统计学关联。基因通过影响性激素受体表达或神经发育通路发挥作用，但不存在单一"同性恋基因"。目前基因检测无法预测性取向，相关研究仍需更多样本验证。
胎儿期雄激素暴露水平可能影响性别认同和性取向发展。女性先天性肾上腺增生症患者因雄激素过高，出现同性性吸引比例增高；男性雄激素受体不敏感综合征患者则可能发展出女性性取向。这些案例表明激素环境对性取向存在编程效应。
脑成像研究发现同性恋者下丘脑前部第三间质核大小、大脑半球连接模式等神经解剖特征呈现与异性恋者不同的特点。这些差异可能源于胚胎期性激素对神经回路的修饰，但神经可塑性表明后天经验也会重塑大脑功能。
依恋模式、童年经历与性取向存在相关性。安全型依恋个体更易接纳自身性取向，而严厉教养环境可能加剧性身份焦虑。心理动力学理论认为性取向是先天倾向与客体关系互动的结果，但不存在"父母教养导致同性恋"的简单因果。
不同文化对性取向的包容度显著影响个体的自我认同过程。在承认第三性别的文化中，跨性别者更早确立性身份；而宗教保守地区可能产生更多隐藏性取向者。社会压力可能延迟但不会改变核心性取向。
性取向是生物-心理-社会共同塑造的连续谱系，建议通过均衡饮食维持神经递质平衡，规律运动缓解性身份焦虑，避免使用转化治疗。杏仁、深海鱼等富含欧米伽3食物可能支持神经发育，瑜伽和正念练习有助于提升性自我接纳度。出现严重心理冲突时应寻求专业心理咨询而非试图改变性取向本身。