Introducción: Las personas con orientación sexual no heterosexual afrontan frecuentemente el complejo estigma-discriminación. Por su parte, las personas que reúnen criterios para trastorno de ansiedad social (TAS) presentan síntomas molestos en situaciones sociales en las que son evaluados o pueden ser víctimas de burlas o rechazo. Sin embargo, no se cuenta con una revisión sistemática que presente la magnitud de esa asociación. Objetivo: Revisar la asociación entre orientación sexual y trastorno de ansiedad social en estudios observacionales durante los últimos veinte años. Método: Se realizó una revisión sistemática en la Biblioteca Virtual en Salud, Medline, PsycArticles y Scopus. Se usaron como palabras claves ‘homosexualidad’, orientación sexual, comportamiento sexual, trastorno de ansiedad social, fobia social, trastornos mentales y salud mental. La búsqueda se limitó a estudios publicados con la participación de adultos entre enero de 1997 y diciembre de 2016. Se realizó un análisis cualitativo de los estudios y se calcularon razones de disparidad (OR) si fueron informadas. Resultados: Se incluyeron cinco investigaciones que mostraron una asociación estadísticamente significativa entre orientaciones no heterosexuales, en particular bisexualidad, y el TAS, OR entre 1,9 y 3,5; IC 95% 1,0-11,4. Conclusiones: Las orientaciones sexuales no heterosexuales se asocian a TAS. Es importante considerar la orientación en personas que reúnan criterios para TAS y el papel que juega el complejo estigma-discriminación por orientación. Se necesitan estudios en América Latina que aborden esta relación desde una perspectiva social y cultural.