男子正常的性功能包括性興奮、陰莖勃起、性交、射精和性欲高潮等過程。要想性交，就得陰莖先勃起，因此，陰莖勃起是男性性功能中最重要的和最基本的一個環節。要想弄清陽痿是怎么回事，我們還得從男性性生理的基本環節───陰莖勃起談起。
陰莖勃起有賴于健全的神經反射通路、正常的內分泌功能、充分的動脈血輸入和有力阻斷靜脈血液流出、正常的陰莖解剖結構等四個環節的相互協調和配合，哪一環節都缺不得、錯不得。除此之外，還必須有健全的性心理傾向，否則，即使上述四個環節均正常，陰莖仍然不能勃起。

一、陰莖的血運系統和血液供應
陰莖血管本身和血流的供應在陰莖勃起機制中占有極其重要的地位，因為陰莖勃起的本質是血管充血反應，這些血運系統出了毛病，當然會造成陰莖勃起不良。陰莖內動脈的分支有：位于陰莖背面白膜外的陰莖背動脈，沿陰莖海綿體走行的陰莖海綿體動脈，以及沿尿道海綿體走向的尿道腹側的兩條尿道球動脈。這些動脈的末端分支，即螺旋動脈終止于小毛細血管，后者又直接開口于海綿體腔。靜脈回流有兩條通路，淺表背靜脈引流整個尿道海綿體（包括龜頭和尿道球）的血液，深部背靜脈引流陰莖海綿體血液。
三個海綿體腔行使陰莖勃起組織的功能，龜頭和尿道海綿體提供體積，而一對陰莖海綿體提供硬度。由稱為小梁的纖維和平滑肌索帶將組織分隔成許多不規則的間隙，又稱血竇，竇間隙表面覆蓋有內皮。位于海綿體中央的竇隙較大，在陰莖高度充血時，直徑可達１－９毫米，松弛時則為不明顯的間隙。每個血竇都有深動脈和輸出靜脈與其直接相通，而深動脈與輸出靜脈之間還有直接的交通支，稱為動靜脈分流系統。在深動脈、輸出靜脈和動靜脈短路的管壁上都存在瓣膜狀平滑肌皺襞，受勃起神經調節。當神經沖動作用于該皺襞時，竇的深動脈完全開放，而輸出靜脈和動靜脈交通支的管壁部分關閉，故入竇血量增多，導致海綿體的充盈及勃起。然后，血液由深靜脈流出減少，并有選擇地積聚在海綿竇內，海綿組織內的平滑肌松弛，血竇因充滿血液而膨大，因而陰莖體積也明顯增大，但白膜不會無限膨大，最后使勃起的陰莖達到所需要的硬度。在勃起中起主要作用的是動脈的作用，但陰莖內靜脈血管瓣膜部分關閉并限制靜脈血液回流也很重要。若血液排放系統關閉不全，靜脈排放流量過大，勃起可以減退而形成陽痿。此外，動靜脈交通支在勃起時不關閉也可造成陽痿。這種皺襞瓣膜組織于嬰兒出生后２個月即已開始出現，自３歲起大量增加，這說明男性兒童能有勃起現象。新生兒陰莖勃起，純屬神經生理反應，不存在瓣膜問題。
射精后，由于腹下神經中的交感神經纖維興奮，陰莖內動脈收縮，使竇深動脈壁平滑肌皺襞增厚，形成瓣膜樣部分關閉，竇血流減少，輸出靜脈交通支完全開放，靜脈回流增加，陰莖很快疲軟。
陰莖像一個令人吃驚的天然液壓機械裝置，勃起與消退的生理反應，表現為一個器官在一定容量下呈現出的流入與流出的血液動力學變化。根據陰莖的大小，勃起時血容量的增加約為８０－２００毫升。陰莖勃起時，陰莖內動脈擴張，進入陰莖的血流量比松弛時大８倍之多。當達到１２０毫升/分時（海綿體內壓增高至７５毫米汞柱左右）引起勃起，而一旦勃起之后維持勃起的血流量只需原先灌注率的６０％左右，或７０毫升/分即可，這說明靜脈沒有完全關閉。若靜脈完全關閉，只能引起陰莖水腫和發紺，而不是真正的勃起。在年輕人，勃起只需要５秒鐘，而年長者可能需要６－７分鐘之久。這說明人的體力、精力、心理與精神因素在年齡增長過程中，對性欲與陰莖勃起也有一定影響。
 
二、健全的神經反射
陰莖勃起是一種反射，來自許多感受器的神經末稍的刺激和條件反射刺激都能引起陰莖勃起反射。參與控制勃起功能的神經成分包括上至大腦皮層、下至陰莖血管壁神經肌肉終端的各級結構。如大腦皮質，有性功能中樞；間腦、下丘腦，有皮質下中樞；腰骶部脊髓內，有勃起和射精中樞，但胸腰部及骶中心也有協同作用，各中樞之間有密切聯系，脊髓中樞又經感覺和運動神經與生殖器官相聯系。
人的性活動是由一系列復雜的條件反射和非條件反射組成，并受到中樞神經系統高級部位的控制和支配，它們能提高或抑制性感。性欲和勃起本身亦是大腦綜合了許多外界刺激后產生的，尤其是條件反射更為重要。后天性條件反射聯系，可以使大腦皮質和高級感覺器官的刺激，如各種思維聯想、回憶、視、嗅、聽及其他感覺與非條件反射一樣，引起大腦皮層性興奮。同時，大腦皮層又參與著人類精神、情緒活動。因此，人類的各種精神和心理因素都會干擾大腦性活動中樞的正常反射過程。比如，國外有些人生長在嚴格的宗教背景的家庭中，從小接受的都是"性是萬惡之源"、"性骯臟"等觀念。他們成年后，這種觀念仍牢牢存在其意識中，因而產生對性活動的惡性刺激或抑制反應，使性功能中樞的興奮性降低，并導致性欲降低，甚至有些人的性功能還會出現這樣或那樣的問題。反之，所謂的性感區也可以說是條件反射造成的。如在洗澡等情況下，雖觸摸身體的許多部位，但并沒有產生性快感。而在兩性接觸中，經反復體驗，才會感到心理上的舒服，這就逐漸構成動情區，使來自肉體的和心理的刺激，經過條件反射都能成為有效的性刺激。當然，心理作用，特別是情感，對動情區起著相當重要的作用。如果有感情的話，觸摸動情區會引起快感；如果沒感情，甚至懷有憎恨心理的話，即使以最誘人的刺激方式，對最敏感區域施加刺激，非但不能引起
快感，反而引起厭惡與恐懼。
凡來自大腦皮質的后天性條件反射的性興奮，可以擴散到皮質下中樞和脊髓中樞而引起的陰莖勃起，稱為心理性勃起。來自陰莖的刺激，引起勃起中樞興奮后形成的勃起，稱為反射性勃起。不論哪種勃起都由位于脊髓的勃起中樞發出指令，并通過神經來傳遞和撤銷這種指令。
 
三、正常的內分泌功能
雄激素促使胎兒期性器官的分化和發育，更重要的是它在青春期后是性興奮、勃起的關鍵因素之一。如因病導致雄激素缺乏時，病人喪失陰莖勃起能力而引起陽痿，當補充外源性雄激素后，則可恢復勃起能力，就說明了雄激素在勃起中的關鍵性作用。雄激素雖然不直接刺激性中樞，但可提高性中樞的興奮性，使性中樞保持一定的反應能力，但雄激素如何影響成年期感覺神經尚未予以研究。有人提出生殖器官的皮膚有使睪酮轉變為有活性的雙氫睪酮的能力；另一些人則認為雄激素有使生殖器皮膚對觸覺刺激敏化的作用。事實上，雙氫睪酮并非性興奮和勃起所必須，如５－α還原酶缺乏的患者，無雙氫睪酮，但患者陰莖同樣能勃起并進行性交。