Muitos estudos têm tentado isolar fatores biológicos no desenvolvimento de identidades transgêneros através de pesquisas em genética, exposição hormonal pré-natal, neuroanatomia e processamento cognitivo. Estudos genéticos demonstram que as variações cromossômicas são incomuns, mas podem ocorrer em taxas mais elevadas do que na população em geral. Os genes candidatos foram investigados, com alguns resultados positivos, embora estes ainda não tenham sido replicados. Investigações sobre os efeitos da exposição hormonal no feto em desenvolvimento têm focado a identidade de gênero em pessoas intersexuais, que é muitas vezes imprevisível, e marcadores substitutos para a exposição hormonal pré-natal, como a relação comprimento dos dedos e ordem de nascimento, que não mostram tendências claras em grupos transgêneros. Alguns pequenos estudos neuroanatômicos mostram distinções em pessoas transgêneros, mas os resultados são limitados em seu escopo devido ao tamanho reduzido das amostras e variáveis confusas, como a exposição a hormônios adultos. Numerosos estudos demonstram que pessoas transgênero de homens para mulheres (MTF) têm taxas mais altas de canhotos, mas a base teórica para essa diferença não está bem descrita. As evidências acumuladas indicam que a biologia pré-natal provavelmente contribui para a identidade transgênero, mas que seu papel pode ser interativo, ao invés de determinístico.