讨论某事物成因的前提是该事物是异常或病态的，否则就失去了讨论的价值，因此，在全球同性恋“非病化”逐渐成为趋势的背景下，再讨论同性恋的成因似乎是一个矛盾的问题， 但毕竟同性恋的形成是一个非常复杂的历史遗留问题，学术界的争论和探索从未停止过，在此略作整理。
关于同性恋的形成原因，生理学、医学、心理学、社会学都做过大量的研究和探索，形成了“先天说”和“后天说”（本质主义和建构主义）的争论。“先天说”即生理因素决定说，认为遗传因素、激素水平、脑组织结构等因素决定着其形成；“后天说”即心理、社会因素决定说， 认为家庭成长环境、青春期经历、教育等因素决定着其形成。“先天说”和“后天说”各执一词，论据互不相容，均不能正确解释同性恋的成因，后来出现的“综合说”（折中主义）则认为同性恋的形成是在遗传和生理的基础上，环境因素和教育因素共同起作用的结果，目前“综合说”得到了广泛的认同。
生理学、医学、遗传学相关研究
双生子研究
最令人震惊的研究是美国学者卡尔曼（Kallmann）的研究，他发现同卵双生子的男同性恋共同发生率为100%，而异卵双生子为12%。假如这一研究结论正确，同性恋的成因将得以定论，然而遗憾的是这一研究没能被之后的研究重复证实。赫斯顿（Heston）等人的研究发现，同卵双生子的男同性恋共同发生率为40%，而异卵双生子为14. 3%。贝利（Bailey） 等人 1991年发现同卵双生子的男同性恋共同发生率为52%，而异卵双生子为22%。贝利等人1993年发现同卵双生子的女同性恋共同发生率为48%，而异卵双生子为16%。肯德勒（Kendler）等人发现，同卵双生子同为非异性恋（同性恋和双性恋）的比例为31. 6%， 而异卵双生子同为非异性恋的比例为8. 3%。慕斯坦斯基（Mustanski）等人荟萃分析了多项同性恋遗传学的研究后认为，男同性恋遗传度为51%，女同性恋遗传度为23%。
这些研究说明人类的性取向可能部分受到遗传因素的影响。
染色体相关研究
已对男同性恋者进行了3次全基因组扫描，获得了一些重要的发现。如，慕斯坦斯基等人发现，人类7号、8号、10号染色体的某些基因组（7q35 — q36、8P12和10q26）与男同性恋有强连锁信号；拉马高普兰（Ramagopalan）等人发现，人类14号染色体基因组（14q32）与男同性恋存在连锁关系；桑德斯（Sanders）等人发现，人类8号和X染色体某些基因组 （8ql2、Xq28）与男同性恋存在强连锁遗传标记。
这些基因可能通过影响性取向相关的神经活动，影响性激素对性取向的调控作用，影响大脑的性别分化等途径间接影响男同性恋的形成。
生化相关研究
基于性激素水平可能与同性恋存在关联的假设，一些学者对同性恋者血浆、血清、尿液的性激素水平进行了研究。如，洛兰（Loraine）、克洛德尼（Kolodny）等发现男同性恋者睾丸酮水平明显低于异性恋者，特尔尼（Tourney）、布罗迪（Brodie）等发现男同性恋者的睾丸酮水平明显高于异性恋者，比尔克（Birk）、多尔（Doerr）、巴洛（Barlow）等发现两者的睾丸酮水平无明显差异，梅耶巴尔保（Meyer-Bahlburg）回顾分析了性激素水平与同性恋相关研究的多篇文献，4篇发现男同性恋者睾丸酮水平明显低于异性恋者，2篇发现前者明显高于后者，6篇发现两者无明显差异。我国学者许毅的研究发现，同性恋组血清雄激素水平、雄激素与雌激素的比值均低于异性恋组，但同性恋组雄激素绝对水平属于正常范围加。
这些生化研究结果虽然不一致，但却证实了同性恋与激素水平之间存在关联。威尔逊 （Wilson）提出了同性恋起源的雄性激素假说：围产期胎儿环境的雄性激素水平可能影响其性取向，不足或高于某个水平可能增加其成为同性恋的可能性。乔达诺（Giordano）等的动物实验发现，向已孕的母鼠子宫里注射性激素，能够极大地改变子代的性行为，他认为大脑性分化前（妊娠后期和出生后不久）的性激素水平，对大鼠未来性取向的形成具有重要意义。据此推测，如果在人类胎儿期进行宫内激素注射可能会改变人类性心理及行为，但因受到科学研究伦理限制，这个假说无法在人类中进行实验，目前只能限于推理。
我们认为，同性恋与激素水平之间存在某种关联，但尚不能解释两者之间的因果关系， 即究竟是激素水平的变化导致了同性恋，还是同性恋的心理及行为引起了激素水平的变化，目前尚无法定论。
大脑解剖结构和脑功能影像研究
通过解剖死亡男同性恋者的大脑，研究者们发现男同性恋者大脑一些特定区域的大小具有特异性。如，斯瓦伯（Swaab）等发现，男同性恋者视交叉上核（suprachiasmatic nucleus， SCN）的体积是男异性恋者的1.7倍，而且前者的神经细胞数目是后者的2.1倍；勒威 （LeVay）发现，下丘脑前部间质核（interstitial nuclei of the anterior hypothalamus 3， INAH-3）具有性取向的二态性，男异性恋INAH-3的体积是男同性恋者两倍多，男同性恋与女异性恋相比无差异；艾伦（Allen）发现，男同性恋的大脑前联合（anterior commis-sure，AC）的正中矢状平面比男异性恋大34%，比女异性恋大18%；女同性恋大脑前联合的大小与男异性恋者相似。
通过正电子发射计算机断层成像（positron emission tomography，PET）和核磁共振成像（magnetic resonance imaging， MRI）技术的运用，研究者们有了一些新的发现。维特森 （Witelson）发现男同性恋者脐月氐体峡部比男异性恋者大。萨维克（Savic）等发现，男同性恋者与女异性恋者的大脑是对称的，左右半球几乎一样大；与此相反，女同性恋者与男异性恋者的大脑是不对称的，大脑右半球明显大于左半球。该研究还发现，男同性恋者与女异性恋者在表达方面表现优良，而男异性恋者和女同性恋者空间感则更强。
这些研究说明了男同性恋者大脑一些特定区域的大小与异性恋者有较大的差异，但究竟是这些解剖学的差异导致了男同性恋，还是男同性恋者的性活动导致了解剖学出现了差异，目前尚无法定论。
兄弟出生顺序研究
一些研究发现了男同性恋的形成可能与兄弟出生顺序有关。较早的研究发现，与异性恋者相比较，男同性恋者有更多的哥哥和姐姐，据此认为男同性恋的形成可能与其出生顺序靠后有关。布兰查德（Blanchard），等详细地分析了男同性恋者的家庭成员情况，发现男同性恋者的性取向与哥哥的数量有关，与姐姐数量无关，并预测家庭中每增加一个哥哥，弟弟成为同性恋的比例就会增加33%，布兰查德称这一现象为“兄弟出生顺序效应（fraternal birth order）。多项后来的研究证实了这一效应的存在，并且估计28. 6%的男同性恋者可以归因为“兄弟出生效应。为了解释这一效应，布兰查德（Blanchard）提出了“母系免疫”假说：母亲的免疫系统可能将男性胎儿Y染色体的某种特定蛋白视作外来入侵因子，并产生免疫反应，产生微小的与Y染色体相关的组织相容性抗体（H-Y antigens），再次怀孕男性胎儿时，免疫反应就会再次累积，这一抗体会进入到男性胚胎的大脑中，影响其大脑内部与性别意识相关区域的发育，最终提高下一胎男孩成为同性恋的概率。博盖尔特（Bo-gaert）最新的研究发现，男同性恋者的母亲（特别是那些生了哥哥的）体内与Y染色体相关的抗体（anti—NLGN4Y）的水平显著高于对照组，从侧面支持了母系免疫假说。
食指无名指比值（2D:4D）研究
有研究发现人类手指的发育受激素的影响，雌激素（雌二醇）影响食指长度（2D），雄激素 （睾丸酮）则影响无名指长度（4D）。因此，子宫内的性激素浓度决定了未来男女不同的 2D ：4D比值，男性的2D：4D比值较小，女性的2D：4D比值较大，男性的2D：4D比值较女性的小。当2D ：4D比值较小时，男性具有更明显的男性化特征，女性则会表现出较多的男性化特征；当2D ：4D比值较大时，男性会表现出较多的女性化特征，女性则更具有女性化特征。由于以上差异及特点的存在，有人将2D ：4D比值研究运用于体育运动、文化艺术、医疗健康等领域，进行人员选拔、重点人群筛选等。
将2D ： 4D比值应用于同性恋的研究发现：女同性恋者2D ：4D比值的研究结果比较一致，女同性恋者较女异性恋者明显变小；男同性恋者2D ：4D比值的研究结果却不一致，有些研究发现男同性恋者较男异性恋者变小，有的研究却发现男同性恋者较男异性恋者的变大。罗宾逊（Robinson）发现，男同性恋者的2D ：4D比值较异性恋者的显著偏小，而且2D：4D比值呈现出男异性恋者、男同性恋者、双性恋者逐渐变小的趋势。
2D： 4D比值的研究解释只能部分成立，能解释部分女同性恋者的男性化现象，而对于男同性恋者，由于结果矛盾，无法统一解释。我们认为，既往的研究没有把同性恋者进行详细分类，可能是导致研究结果矛盾或失败的原因。我们在此假设主动型男、女同性恋者的2D ：4D比值变小，被动型男、女同性恋者的2D ：4D比值变大，有待以后的研究进行证实。
同性恋成因的生理学或医学相关研究中，除双生子和染色体相关研究外，其他研究都不能说明这些因素和同性恋的因果关系，即究竟是这些生理学原因导致了同性恋，还是同性恋生活导致了这些相应的变化，目前尚无法定论。而且，随着科学的发展，学术界普遍认为人的性取向形成是一个非常复杂的过程，是一个生理、心理、社会多方面共同作用的结果，因此，心理学、社会学的研究逐渐受到越来越多人的重视。
心理学相关研突
精神分析学派相关学说
精神分析学派认为同性恋是由于性心理发展受挫形成的。弗洛伊德（Freud）认为，3〜5 岁是人类性心理发展过程中的关键时期，在这一时期，儿童会对自己的异性父母产生特殊的、强烈的依恋之情（特别是本能的性欲渴求），同时会产生的是对同性父母的敌对感，甚至想取而代之，于是在男孩身上表现为“恋母憎父”，在女孩身上表现为“恋父憎母：弗洛伊德借用古希腊神话“俄狄浦斯王”的故事来隐喻自己的这个惊世骇俗的学说，并称之为“俄狄浦斯情结”（Oedipus complex）。在此阶段，父母如果能正确地对待儿童的性本能欲望，采取既不过分抑制又不过分刺激的处理方式，引导儿童对同性父母进行性别身份认同，就会顺利通过这一阶段。与此相反，如果儿童在此期间心理受挫，那么“俄狄浦斯情结”就会压抑到潜意识里，并继续影响个体的性心理发育，最终在性成熟后出现性心理异常。
早期的精神分析学说认为，同性恋是性心理发展中“肛欲期”的抑制或停顿，是“俄狄浦斯情结”未能正确解决的后果。当男孩对母亲的“爱恋”无法解决时，他们就自己模拟母亲， 从而以自己为性对象。从根本上来讲他们是非常自恋的，他们寻找与自己相似的男性来爱自己，如他们的母亲爱他们那样。
现代精神分析学说认为，幼儿期特殊的亲子关系（尤其是母子关系）是同性恋的心理动力学原因。同性恋者有一些共同的特点：第一，母亲与儿子间存在异乎寻常的亲密关系。儿子是母亲生活中最重要的人，儿子通常取代丈夫成为她们施爱的目标，甚至有的母亲不允许儿子对除自己之外的异性产生兴趣。第二，女强男弱的夫妻关系。在他们的家庭中，传统的男强女弱的夫妻关系发生了逆转，母亲统治家庭和父亲，不尊重父亲。第三，父亲角色的缺失。在他们的家庭中，父亲的角色形同虚设，没有展现出男性应有的力量。第四，性别教育的错位。母亲为了安全和减少麻烦，禁止男孩参与男性化的游戏和活动，鼓励他们参加女性化的游戏和活动。
在这些因素的影响下，男孩的男性自我认同就很可能不完整，在某些方面，他们更像是女孩子。青春期以后，作为补偿，他们会试图寻找在他以及他父亲身上所没有的“男性力量”，符合这种要求的人就会成为其伴侣。
女同性恋者的情形基本相似，在她们身上，恋父情结发生了类似的作用，女孩的自我认同不完全，她们更像是男孩子，在青春期及其后会试图寻找一个女性作为伴侣。
行为主义学派相关学说
行为主义学派认为学习在个体性取向的形成中有重要作用，它主要通过奖励和惩罚的方式对其加以塑造，同性恋行为是受环境的影响（尤其是偶然事件和特殊经历）而后天习得的。在现实条件下，青春期的性冲动无法通过正常的两性活动获得释放和满足，期间如果偶然发生了同性的性行为，会让性冲动获得释放和满足，产生强烈的快感，快感会对同性性行为产生强化，在反复强化之下就会形成同性恋。
例如，莫里斯（Morris）认为， 错记（mal-imprinting）是同性恋形成的一种原因，同性恋是由于第一次性行为对象的错误导致的。如果一个人的第一次性经验十分强烈，而且又是和同性发生的，那么就会迅速产生对同性的“固恋” （fixation）。
李银河教授进行大量的案例调查后提出了“空白占据理论”。该理论认为：“性行为方式和性角色认同二者关系密切，但毕竟是两回事。人们可以在认同了某种性别角色之后，在一段时间里性行为方式还是空白。一旦某种性行为方式首先占据了这一空白，就大有可能固定下来，形成终身的性取向。而这种被选定的性行为方式同性别角色认同并没有必然的联系。也就是说，那些性行为方式以同性为对象的男子并不一定认同女性角色；那些在心理上和生理上完全认同男性角色的男子也不一定将性行为方式固定到异性间的阴道阴茎交 上。“空白占据理论“与莫里斯的“错记“学说基本是一致的，都特别强调首次性兴奋和性行为的重要性。
社会学相关研究
社会文化
奥尔特曼（Altman 1996）认为全球化在同性恋身份发展过程中扮演了重要角色。社会的、文化的、政治的、经济的因素以及国际性的大众媒介等都参与了这种发生于不同社会中的世界性同性恋身份和共同体的形成。赫里克（Herrick）等人研究了男同性恋者的文化反弹现象，认为社会文化氛围对以同性恋为代表的性少数群体及其社区具有重要意义。性少数群体面对诸多的社会逆境（歧视、性侵、暴力、药品或毒品滥用、无家可归等），容易造成抑郁、焦虑等心理问题，影响其身心健康。长期面对这些逆境和心理问题，性少数群体便会产生文化反弹，将自己的文化边缘化，并使性少数群体引以为豪，将同性性爱作为自己的核心信条，营造同性恋时尚或社会新潮流的文化氛围，利用各种媒体吸引一批年轻人热烈追求或产生强烈同情，并扩大性少数群体的人数。
特殊环境
在社会学研究中，“单性环境”是指那些与异性隔绝的小环境，如监狱、军队、寺院、道观、 精神病院、男子或女子寄宿学校等。在单性环境中，往往不能或不易得到异性，有性需求时可能会把目标指向同性，形成境遇性同性恋。
大量案例研究证实，家庭成长环境对同性恋的形成具有决定性的影响，如反性别抚养和教育、过度溺爱或冷漠、禁止与异性交往等。
特殊环境因素中，反性别抚养和教育是公认的首要因素。反性别抚养和教育，是指父母从孩子出生起就采取与孩子生理性别相反的抚养态度和方式，从取名到买玩具、服饰打扮等。最常见的是“男当女养”，出现这种情况常常是因为孩子的生理性别与父母所期待的不一致，或受一些当地的风俗文化的影响。这些做法会严重干扰孩子的性别自我认同，容易发生对自我性别和性角色的否定，转而认同异性的性别和性角色，出现性别同一性障碍，成为同性恋。
同性恋本质上是自恋的，自恋的形成原因既有父母过度溺爱引起的病态自爱，又有父母过度冷漠引起的病态自怜。父母的过度溺爱会使孩子认为自己是最重要的、最可爱的、最有能力的，自己仿佛是全世界的中心，成为病态的自爱；父母的过度冷漠会使孩子感到自己是被抛弃的、没能力的、不可爱的、无能力的，既然全世界都不爱我，那我就只能自己爱自己，形成病态的自怜。在病态自怜自爱的驱使下，他们只爱自己，他们爱同性是因为同性比异性更像自己和理想的自己。
异性创伤经历
许多同性恋者年幼时曾受到过异性带来的创伤，比如虐待、羞辱、性侵、诱奸等，在潜意识中埋藏下了恐惧、厌恶异性的种子，干扰了性心理发展进程，这些经历对他们性取向的形成可能会产生较大的影响。