性取向的形成与基因、激素水平、大脑结构、心理发展和社会环境等多因素相关，基因可能通过影响神经发育和激素分泌参与调控。
双生子研究表明同卵双胞胎性取向一致性高于异卵双胞胎，X染色体q28区域和多个基因位点被发现有潜在关联。目前尚无单一"性取向基因"，遗传度约30%-50%，说明基因并非决定性因素。基因检测尚不能预测性取向，相关研究需结合表观遗传学进一步探索。
胎儿期雄激素暴露程度可能影响性别认同和性取向发展。母体应激激素异常、内分泌干扰物接触可能改变胎儿神经发育轨迹。出生后青春期激素波动对性意识觉醒有触发作用，但激素治疗无法改变既定性取向。
大脑前扣带回、下丘脑等区域的体积和功能连接存在性别二态性差异，某些神经特征在同性恋者中呈现中间态。嗅觉信息素感知通路、镜像神经元系统的发育差异可能与性吸引模式相关。
童年期性别非典型行为与成年后性取向存在弱相关，但非因果关系。依恋模式形成过程中，养育者的态度会影响自我接纳程度。性取向认同是持续的心理建构过程，多数人在青春期后期确立稳定倾向。
文化宽容度影响性取向表达而非本质，历史数据显示不同时代同性恋比例保持稳定。教育水平提高会增强自我认知清晰度，但社会压力可能导致表面性取向与真实倾向分离。法律平等保护有助于减少心理冲突。
日常摄入富含Omega-3的深海鱼和坚果有助于神经发育平衡，规律运动可调节压力激素水平。避免孕期接触双酚A等环境激素，儿童期应提供性别包容的成长环境。成年后通过正念冥想缓解认同焦虑，性健康咨询可帮助处理亲密关系问题。出现严重心理困扰时需寻求专业心理支持。