有些贊同同性戀的人說：“同性戀是自然的，天生如此，因此同性戀是天經地義的。”許多研究員就作了許多的研究，探索同性戀和大腦結構、荷爾蒙或基因的關係，為了要證明這個論證的正確。以下是幾個有關這方面的研究：
一九九一年，神經生物學家李維（S. Levay）解剖了三十五具男性尸體，其中有十九個是死于愛滋病的男同性戀者。他在解剖中發現這些男同性戀者有部分大腦下視丘（INAH3）的體積，平均來說，小于其他的男性，其大小與女性相同。許多贊成同性戀者就以此論證說，同性戀乃是天生的，他們的大腦下視丘與人不同，影響了他們的性傾向。問題是，李維的研究其實並未證實這個論證。
第一、十九個死于愛滋病的男同性戀者的樣本過小，而且只是“有部分”，“在平均之下”，他們的大腦下視丘比較小。意思就是說，男同性戀者的大腦下視丘比較小不是一個普遍的現象。換句話說，大腦下視丘和同性戀應當沒有直接關係。第二、這些人既然都死于愛滋病，就很有可能是愛滋病造成睾丸素酮減少，進而影響他們的大腦下視丘變小。第三、也可能是同性戀行為影響大腦下視丘的發展，使它變小，而不是同性戀者的大腦下視丘原本就小，影響他的性傾向。第四、一些同性戀者的大腦下視丘比其他男性小，其大小與女性相同，表示他們的大腦下視丘异與一般男性。大腦下視丘與一般男性有差异，無論原因為何，在醫學上可以視為一種病症，需要治療。進一步，若這是造成他們的性傾向與一般男性有异的原因的話，同性戀也是一種病態，可以治療。第五、若支持同性戀者堅持大腦下視丘比較小，與女性相同，是引發同性戀的原因，那就表示一個人之所以是同性戀者，乃是因為他在生理上，至少在大腦下視丘與女性相同，因而他不能愛上女性，必須毫無選擇地愛上男性。若是說成那樣的話，同性戀是一種生理的問題，不是一種的選擇，而且當中還牽涉性別混亂的因素。
荷爾蒙方面又有什么發現？研究顯示，胎兒時期的荷爾蒙分泌，會影響嚙齒類動物後來的性傾向，但是在靈長類?沒有同樣的影響。因此，要把胎兒荷爾蒙分泌影響性傾向的理論應用在複雜多變的人類身上，就更加困難了。至于同性戀荷爾蒙的研究，也沒有顯出同性戀和异性戀在荷爾蒙上有什么差异。
至于在性遺傳和基因方面的研究，有貝裏（J. M. Bailey）和派拉德（J. C. Pillard）比較了一百一十位男同性戀的雙胞胎（包括同卵和异卵）之後，發現同卵的比較者有同性戀兄弟的占了52％，而异卵的比較者只占了22％；而非雙胞胎但是兄弟是同性戀者的，只有9.2％。在108位女性的比較中，同卵比較者有同性戀姐妹的占了48％，异卵比較者占了16％；而非雙胞胎但是姐妹是同性戀者的，只有14％。似乎，同性戀在遺傳上有些關聯。一年之後，海默（D. Hamer）宣稱在X染色體的DNA中，發現一個和同性戀有關的基因。事實上，他的研究只是對四十對非雙胞胎的同性戀兄弟進行觀察，發現有三十二對在其母系親戚中有人是同性戀，並且追朔到一個共同的染色體區域，叫作Xq28。
以上的遺傳基因研究，主要還是在觀察所得，並未研究出人的染色體中有所謂的“同性戀基因”。此外，若是同性戀的?定因素是在遺傳基因上，那一個同性戀者若有同卵雙胞兄弟的話，他的兄弟因為遺傳基因相同，也定是同性戀者。但是，事實上並非如此。可見，不是遺傳因子，而是環境和個人抉擇更深影響一個人的性傾向。再說，若一個同性戀者乃是從其父母那裏遺傳了同性戀的基因，那他的父母也應當是同性戀了。問題是，若他的父母（或其中之一）是同性戀，怎么能進行异性的性交而生出他來呢？換句話說，所謂的“同性戀基因”是不存在的。而且，就算真的有所謂的“同性戀基因”，也會因為同性戀者不能夠進行异性的性交，生兒育女而繼續遺傳下去，其“同性戀基因”在一代之內就會消失。
其實，也有很多同性戀者擔心，若真的有所謂的“同性戀基因”，至終可能導致開刀糾正“同性戀基因”，以治療同性戀；或在懷孕初期，做羊膜穿刺檢驗，在發現“同性戀基因”時，把胎兒處理掉。到時，可能會看到一些同性戀者示威，反對墮胎；反對把有“同性戀基因”的胎兒墮掉。
有些贊同同性戀者企圖用生物學、生理學和遺傳學來論證同性戀是天經地義，不得反對的事。但是，事實上，在生物學、生理學和遺傳學上，都未有確實的研究和證據來論證同性戀的正確性。反而，從生物學、生理學和遺傳學來看，同性戀者應當不是天生，自然如此的，後天的環境和個人抉擇才是一個人成為同性戀的主要因素。可以促成一個人成為同性戀的後天因素包括了個人的思想、觀念和心理；處在一個不能與异性接觸的環境；有一個盛氣淩人、強勢管制的母親和一個軟弱無能的父親，或沒有父親；身處在一個同性戀者的權勢之下；受色欲的引誘；被強奸等等。故此，同性戀並非不能改變的，許多同性戀者經過自製、心理輔導和宗教的影響和幫助，處理了自己的思想、觀念和心理，或是一些過去的陰影之後，成功地脫離了同性戀，很多還與异性結婚生子。
其實，一些贊同同性戀者的人在論證同性戀的正當性上很不一致。怎么說呢？因為這些人一方面為生物學、生理學和遺傳學上的論證大表贊同，認為它們支持同性戀的正確性，並且拿來作政治上有效的籌碼，但另一方面在社會學和哲學上，把同性戀視為一個個人的選擇，以此來反對任何不論是生物學、生理學和遺傳學，當然主要是針對環境學、社會學的決定論說（生物、文化、環境、道德、行為和意志決定一個人的性傾向）。因此，他們企圖用“生物學、生理學和遺傳學來論證同性戀是天經地義，不得反對的論證”，目前不是一個有力的論證。若要論證同性戀的“正當性”，還需要從文化（宗教）、環境、道德、行為和意志來下手，而不是一句同性戀是天經地義，不得反對，就把文化（宗教）、環境、道德、行為和意志所有不利于同性戀的思想和觀念解構，只保留和提出一些有利于同性戀的思想和觀念；甚至，很刻板地把持异議的反對同性戀者視為保守、古板、霸權、懼同、歧視、不講理等等。要知道，很多人反對的只是同性戀的行為，並不是反對同性戀者，而是以愛來待之。
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