科学界历来的观点认为，同性恋是人格形成过程中受社会或家庭环境等外来因素的影响所引起的心理现象。美国索克研究所的莱巴伊认为同性恋的成因不是心理现象而是生物学现象。
1989年戈尔斯基和同事阿伦发现主导性机能的下丘脑前部有4个神经核，分别命名为INAH1、2、3、4，其中男性的INAH3和2的体积分别是女性的2.8倍和2倍，而1、4未见异常。莱巴伊发现，女性同性恋的INAH3的大小与异性恋男性相近，男性同性恋则与异性恋女性相近，既然下丘脑主司性激素分泌和性行为，这就暗示同性恋的形成有生物学的背景。动物实验发现，向怀孕母鼠子宫里注射激素，能够极大地改变其子代的性行为。在1971年，费德曼等人有过一个设想，即人类胎儿的大脑可能也像胎鼠一样，对激素很敏感。男性胎儿的大脑如果受雌激素的影响，将来可能出现女性心理及行为；女性胎儿的大脑如果多受雄激素的影响，将来可能出现男性心理及行为。不过这只是推理，缺乏证据。
有学者认为，激素水平的混乱是导致同性恋倾向的原因，但是，实验结果证明，给男同性恋者补用睾丸激素的结果并不能激起他的异性恋行为，而只是增加了同性恋行为中的性欲强度。苏珊•布莱克摩尔则认为，同性恋倾向及其行为是有基因决定的。一种观点认为大部分有同性恋基因的人因为社会压力而过着“异性恋”的生活，与异性结婚并繁衍后代。按照这种观点，在进入信息时代以后，认为同性恋下流低劣的人数会减少，因为人们会接触到更多的同性恋并逐渐接受这种现象和群体。进而，那些携带同性恋基因的人也就不会按照异性恋的生活方式来安排自己的生活，生育的现象在同性恋群体中将会减少。
一些宗教组织相信同性恋的形成是因为后天环境的影响，并为同性恋者提供转化疗法来改变他们的性取向，心理分析学派和行为学派这两大流派各自形成了对有同性恋倾向求治者的心理疗法和行为疗法。前者运用规范的心理分析方法治疗“病人”；后者则采用抑制同性恋倾向的电击疗法或呕吐疗法强行校正性取向。据说心理疗法的治疗成功率大约在三分之一到四分之一；经过行为治疗，有二分之一的“患者”可以被治愈。但是这些疗法现在已经受到医学界和科学界的批评，因为它们带来的压抑感有时会导致治疗者自杀，或自卑感。美国精神学学会已经于1997年通过决议，表示从事这种疗法的医生将被认为是缺乏职业道德的。
关于同性恋成因的研究，现在学术界及同志人权团体普遍持否定态度，他们的理由是：以往那些关于同性恋成因的研究有一个前提，即同性恋是正常状态的偏离，否则为什么没有人去研究异性恋的形成原因呢。对于类似的责难，弗洛伊德有过一个著名的答辩，他说："精神分析学派最反对把同性恋者从人类中分开来，视为异类。透过对未曾明显表露之性兴奋的研究，我们发现人人皆能以同性恋为性对象，而事实上，在我们的潜意识里，我们早就这么做了。对同性之人的原欲执着，在正常的心智生活里所占的地位，并不比对异性的原欲执着小，而在致病的状况中，其重要性尤其明显。相反精神分析学认为，不分性别的对象选择--对男性及女性对象都有兴趣--就像在孩提时代、原始社会及早期文明史中所常见的那样，是远为根本的基础。由此出发，通过对某一方向的限制，才形成了正常的或倒错的类型。因此用精神分析的眼光看，一般人之所以会全然只对异性有兴趣，也是一个饶有兴趣、值得研究的问题绝非仅以化学理论便可搪塞。
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