Numerosos estudios han intentado aislar los factores biológicos en el desarrollo de las identidades transgénero a través de la investigación de la genética, la exposición prenatal a las hormonas, la neuroanatomía y el procesamiento cognitivo. Los estudios genéticos demuestran que las variaciones cromosómicas son poco comunes, pero que pueden darse en tasas más altas que en la población general. Se han investigado los genes candidatos, con algunos resultados positivos, aunque todavía no se han reproducido. Las investigaciones sobre los efectos de la exposición hormonal en el feto en desarrollo se han centrado en la identidad de género de las personas intersexuales, que suele ser imprevisible, y en los marcadores indirectos de la exposición prenatal a las hormonas, como la proporción de la longitud de los dedos y el orden de nacimiento, que no muestran tendencias claras en los grupos transgénero. Unos pocos estudios neuroanatómicos pequeños muestran distinciones en las personas transgénero, pero los resultados son limitados en su alcance debido a los pequeños tamaños de las muestras y a las variables de confusión, como la exposición hormonal en la edad adulta. Numerosos estudios demuestran que las personas transgénero de hombre a mujer (MTF) tienen mayores tasas de zurdera, pero la base teórica de esta diferencia no está bien descrita. Las pruebas acumuladas indican que la biología prenatal probablemente contribuye a la identidad transgénero, pero que su papel puede ser interactivo, más que determinista.