Numeroase studii au încercat să izoleze factorii biologici în dezvoltarea identităților transgender prin cercetări privind genetica, expunerea prenatală la hormoni, neuroanatomia și procesarea cognitivă. Studiile genetice demonstrează că variațiile cromozomiale sunt neobișnuite, dar pot apărea la rate mai mari decât în populația generală. Au fost investigate genele candidate, cu unele rezultate pozitive, deși acestea nu au fost încă reproduse. Cercetările privind efectele expunerii la hormoni asupra fătului în curs de dezvoltare s-au concentrat asupra identității de gen la persoanele intersexuale, care este adesea imprevizibilă, și asupra markerilor proxy pentru expunerea prenatală la hormoni, cum ar fi raportul lungimii degetelor și ordinea de naștere, care nu prezintă tendințe clare în grupurile transsexuale. Câteva studii neuroanatomice mici arată distincții la persoanele transsexuale, dar rezultatele sunt limitate în domeniul lor de aplicare din cauza dimensiunilor mici ale eșantioanelor și a variabilelor de confuzie, cum ar fi expunerea la hormoni la adulți. Numeroase studii demonstrează că persoanele transsexuale de la bărbat la femeie (MTF) au rate mai mari de stângaci, dar baza teoretică a acestei diferențe nu este bine descrisă. Dovezile acumulate indică faptul că biologia prenatală contribuie probabil la identitatea transsexuală, dar că rolul său poate fi mai degrabă interactiv decât determinist.