Introducción: La religiosidad es una entidad social que posee una teología, conjunto de tradiciones normas, rituales, actitudes, valores o prácticas vinculadas a un poder trascendente. Por otro lado, la identidad sexual es un constructo multidimensional compuesta por identidad de género, siendo las conductas sexuales una expresión observable de la sexualidad de un individuo. Objetivo: Determinar la relación entre religiosidad y exploración de la identidad sexual en adolescentes. Métodos: La investigación estuvo conformada por 130 adolescentes con edades de 14 a 18 años del cantón Pelileo, provincia de Tungurahua, Ecuador, esta muestra fue tomada mediante un muestreo no probabilístico por conveniencia, en las que aceptaron participar de manera voluntaria, respondiendo al Cuestionario de exploración de la identidad sexual y a la Escala para medir religiosidad Durel. Esto por medio de una investigación cuantitativa, diseño no experimental, nivel descriptivo con alcance correlacional y con corte transversal. Resultados: Los resultados obtenidos en la población seleccionada mostraron que existe una correlación positiva leve entre religiosidad y una de las dimensiones de la identidad sexual, esta fue identidad de género. Conclusiones: Se encontró que los adolescentes tienen un nivel medio de religiosidad, siendo este influenciado por el entorno y contexto de la población, además del cálculo de la media de puntuación en las dimensiones de identidad sexual, al igual que la comparación entre hombres y mujeres donde no se encontraron diferencias estadísticamente significativas.