Najprostsza definicja orientacji seksualnej to uznawanie atrakcyjności płciowej przedstawicieli swojej, innej lub obu płci.

W tradycyjnym ujęciu, nadal najbardziej rozpowszechnionym w społecznej świadomości, orientację seksualną można podzielić na trzy kategorie: homoseksualną (zainteresowanie seksualne osobami tej samej płci), heteroseksualną (zainteresowanie seksualne osobami płci przeciwnej) i biseksualną (zainteresowanie seksualne zarówno osobami własnej płci, jak i przeciwnej).
W rzeczywistości taki podział, zamykający orientację seksualną z jednej z trzech rozłącznych kategorii, jest nadmiernym uproszczeniem i nie oddaje złożoności zjawiska.

A. Kinsey już w latach 40 zeszłego wieku opublikował skalę do określania orientacji seksualnej, w której wprowadził siedem kategorii, zamiast dotychczasowych trzech. Każdej z nich przypisał wartości od 0 do 6, a dodatkowo wyodrębnił kategorię X dla aseksualizmu.
I tak:
0 - to orientacja wyłącznie heteroseksualna
1 - przeważająco heteroseksualna, z nielicznymi elementami homoseksualnymi
2 - przeważająco heteroseksualna, z dość licznymi elementami homoseksualnymi
3 - w równej mierze heteroseksualna i homoseksualna
4 - przeważająco homoseksualna, z dość licznymi elementami heteroseksualnymi
5 - przeważająco homoseksualna, z nielicznymi elementami heteroseksualnymi
6 - wyłącznie homoseksualna.

Późniejsi badacze krytykowali skalę Kinseya za to, że mimo większego rozdrobnienia, nadal opiera się na rozłącznych kategoriach i nie odzwierciedla adekwatnie dużo bardziej złożonej rzeczywistości.
Siedmiostopniową skalę zastąpiono pojęciem kontinuum seksualnego. Heteroseksualność i homoseksualność zostały umieszczone na przeciwległych krańcach, między którymi znajduje się nieskończenie wiele wartości pośrednich, przechodzących jedne w drugie.

F. Klein zwrócił uwagę, że orientacja seksualna to nie tylko zachowania seksualne. Składa się na nią wiele czynników, zarówno seksualnych, jak i nieseksualnych:
- pociąg seksualny
- zachowania seksualne
- fantazje seksualne
- preferencje uczuciowe
- preferencje społeczne
- preferencje dotyczące stylu życia
- samoidentyfikacja.


Wszystkie dotychczasowe koncepcje mają jedną cechę wspólną - zakładają, że homoseksualność i heteroseksualność znajdują się na przeciwległych biegunach; wraz ze wzrostem nasilenia jednej cechy, zmniejsza się nasilenie drugiej.
Obecnie natomiast podważa się to założenie, uważając, że homoseksualizm i heteroseksualizm są od siebie wzajemnie niezależne.
Na tym założeniu opiera się dwuwymiarowy model orientacji seksualnych M. Stormsa, zilustrowany poniższym rysunkiem:



Orientacja seksualna jest tu więc wypadkową dwóch niezależnych od siebie skali: heterofilii i homofilii.
Heteroseksualizm (kwadrat niebieski) to wysoki poziom heterofilii i jednocześnie niski poziom homofilii.
Homoseksualizm (kwadrat czerwony) to wysoki poziom homofilii i jednocześnie niski poziom heterofilii.
Biseksualizm (kwadrat fioletowy) to wysoki poziom zarówno homo, jak i heterofilii.
Natomiast przy niskim poziomie homo i heterofilii mamy do czynienia z aseksualizmem (kwadrat szary).

Podział na strefy homo, hetero, bi i aseksualności jest jedynie orientacyjny, obie skale stanowią kontinuum, a granice pomiędzy poszczególnymi orientacjami bywają płynne.
Dla jak najwierniejszego odzwierciedlenia rzeczywistości sugeruje się, aby na ten dwuwymiarowy model nakładać niezależnie od siebie poszczególne aspekty orientacji, na przykład te wyodrębnione wcześniej przez Kleina.

W szerszym rozumieniu orientacja seksualna okazuje się więc kompleksem fantazji, emocji, zainteresowań, zachowań, preferencji seksualnych, życiowych i społecznych oraz poziomu samoświadomości.