Hayvanlarda cinsellik aynı tür içinde bile değişik biçimlerde gözlemlenir. Araştırmacılar hayvanlar arasında monogami (tek eşlilik), çok eşlilik, türler arası seks, nesnelerden ya da yerlerden tahrik olma, zorla yapılan seks, ölü hayvanlarla çiftleşme, eşcinsel, heteroseksüel ve biseksüel davranışlar, durumsal seksüel davranışlar ve diğer davranışları gözlemlemiştir.
Hayvan cinsel davranışı eğer üreme dürtüsü kaynaklıysa genellikle çiftleşme ile sonuçlanır. İnsan dışı memelilerin çoğunda çiftleşme östrusun sonunda yani dişinin en doğurgan olduğu dönemde gerçekleşerek başarılı döllenme şansı artmış olur. Hayvanlarda cinsellik araştırması, özellikle primat cinselliği araştırması oldukça hızlı gelişen bir araştırma alanıdır. Yalnızca insanların ve birkaç türün üreme dışında cinsel davranışlarda bulunduğu ve hayvanlarda cinselliğin yalnızca içgüdüsel olduğu ve doğru uyaranlara karşı cevap olarak görüldüğüne inanılmış olsa da günümüzde eskiden tek eşli olduğu sanılan türlerin çok eşli ya da fırsatçı olduğu; çok sayıda türün mastürbasyon yaptığı ve bunu yapmak için de alet kullandıkları; birçok türün üreme amaçlı olmayan cinsel uyarılarda bulunduğu; yaklaşık 1.500 türde eşcinsel davranışlarda bulunduğu bilinmektedir.
Hayvan cinsel davranışı erkekler arasında mücadeleyi de içinde barındırır. Dişi hayvanlar yalnızca güçlü ve kendini koruyabilen erkekleri seçer. Örneğin, dövüşen iki erkek hayvandan yalnızca kazanan hayvan daha fazla çiftleşme şansı kazanır ve dolayısıyla da onun genleri bir sonraki soya geçer.