Zahlreiche Studien haben versucht, biologische Faktoren bei der Entwicklung von Transgender-Identitäten durch Untersuchungen der Genetik, der pränatalen Hormonexposition, der Neuroanatomie und der kognitiven Verarbeitung zu isolieren. Genetische Studien zeigen, dass Chromosomenvariationen zwar selten sind, aber möglicherweise häufiger auftreten als in der Allgemeinbevölkerung. Es wurden Kandidatengene untersucht, wobei einige positive Ergebnisse erzielt wurden, die jedoch noch nicht bestätigt werden konnten. Untersuchungen zu den Auswirkungen der Hormonexposition auf den sich entwickelnden Fötus konzentrierten sich auf die Geschlechtsidentität bei intersexuellen Menschen, die oft nicht vorhersehbar ist, und auf Proxy-Marker für die pränatale Hormonexposition, wie z. B. das Fingerlängenverhältnis und die Geburtsreihenfolge, die bei Transgender-Gruppen keine eindeutigen Tendenzen zeigen. Einige kleine neuroanatomische Studien zeigen Unterschiede bei Transgender-Personen, doch sind die Ergebnisse aufgrund kleiner Stichprobengrößen und Störvariablen wie der Hormonexposition im Erwachsenenalter in ihrem Umfang begrenzt. Zahlreiche Studien zeigen, dass männlich-weibliche (MTF) Transgender-Personen häufiger Linkshänder sind, aber die theoretische Grundlage für diesen Unterschied ist nicht gut beschrieben. Die sich häufenden Belege deuten darauf hin, dass die pränatale Biologie wahrscheinlich zur Transgender-Identität beiträgt, aber dass ihre Rolle eher interaktiv als deterministisch ist.