Eläimillä seksuaalisen käyttäytymisen kirjo on laaja niin lajien välillä kuin lajin sisälläkin. Homoseksuaalista käytöstä on havaittu sadoilla eläinlajeilla, vaikka varsinaista pitkäkestoista suuntautumista esiintyy vähemmän. Samansukupuoliset voivat kuitenkin soidintaa, pariutua, paritella tai hoitaa poikasia yhdessä.

Monenlainen homo- tai biseksuaalinen käytös on tavallista erityisesti sosiaalisille, yhteisöissä eläville lajeille. Linnuilla, merinisäkkäillä ja kädellisillä se on niin yleistä, että tutkijat ovat alkaneet selvittää, onko se yhteisön menestymisen näkökulmasta kannattavaa. Tukea tälle ajatukselle on saatu, vaikkakin seksuaalisuuden merkitykset vaihtelevat paljon lajikohtaisesti.

Homoseksuaalista käyttäytymistä on todettu myös matelijoilla, kaloilla ja selkärangattomilla. Emeritaprofessori Anneli Hoikkala kertoo, että Suomessa on tutkittu erityisesti Drosophila-suvun kärpäsiä. Drosophila-koiraille on tyypillistä yrittää paritella naaraiden lisäksi myös koiraiden kanssa, eivätkä kaikki lajit edes osaa erottaa sukupuolia toisistaan. Toisilla lajeilla käyttäytyminen kuuluu vastakuoriutuneiden kärpästen oppimisprosessiin. Kärpäsillä jää siis yrityksen kohteen tehtäväksi joko estää parittelu tai suostua siihen.

Maailmalla lintujen, kuten lokkien ja pingviinien, käyttäytymistä on tutkittu paljon. Monet lajit muodostavat koiras- tai naaraspareja, jotka yrittävät usein pesiä. Naaraat voivat munia hedelmöittymättömiä munia, mutta haudottavaksi päätyy myös pyöreitä kiviä.

Australialaisilla mustajoutsenilla koirasparit ovat tavallisia. Ne voivat omia toisten joutsenten pesän tai lyöttäytyä yhteen naaraan kanssa, jonka ne häätävät munimisen jälkeen. On huomattu, että koirasparien poikaset jäävät muita todennäköisemmin henkiin, sillä koiraat puolustavat reviiriään naaraita tehokkaammin.

Nisäkkäillä homoseksuaalisen käytöksen on huomattu olevan monesti sidoksissa lauman sisäisiin suhteisiin. Hierarkiassa ylempänä oleva jäsen voi vahvistaa asemaansa astumalla alempana olevan. Toisaalta homoseksuaalinen käytös voi sisältää myös huolenpitoa, jolloin sillä vahvistetaan sosiaalisia siteitä.

Karjaksi jalostettujen lampaiden homoseksuaalisuudesta on tehty tutkimuksia. Uroslampailla juuri harvinainen, pysyvä suuntautuminen on hyvin yleistä. On arveltu, että homoseksuaalien lampaiden naaraspuoliset sisarukset voivat olla muuta laumaa hedelmällisempiä, mikä taas on jalostuksessa toivottu ominaisuus. Sama perimä voisi siis johtaa naaraiden hedelmällisyyteen ja urosten homoseksuaalisuuteen.

Kädellisten homoseksuaalisesta käyttäytymisestä bonobot ovat tutuin esimerkki. Ne ovat biseksuaaleja ja käyttävät seksiä kiistatilanteiden välttämiseen ja lauman yhteenkuuluvuuden lisäämiseen. Sukupuolen sisäinen seksuaalisuus on tavallista myös lukuisilla muilla kädellisillä.

Samansukupuolisten kumppanuus voi olla hyvin kestävää. Monilla lajeilla koiras–naaras-suhteet kestävät vain lyhyen lisääntymiskauden, kun taas samansukupuoliset parit pitävät yhtä huomattavankin kauan.