陰莖本身主要是由3條并排的、與它的走向相同的圓柱形組織組成，其中兩條大的在上面，這就是所謂的陰莖海綿體；一條小的在下面，稱為尿道海綿體，尿道就隱藏在其中；而在這3道柱狀組織外面，緊緊包覆了一層有彈性的皮膚。一旦接觸到實(shí)質(zhì)上的刺激，或者思想上受到刺激，隨著神經(jīng)發(fā)生反應(yīng)，柱狀組織外壁的數(shù)百萬(wàn)微小括約肌便會(huì)張開，大量血液就會(huì)涌入，從而充滿在無數(shù)的海綿竇中。當(dāng)這些袋狀的海綿竇全部充脹滿以后，靜脈受到柱狀組織的擠壓，就會(huì)變扁，從而使血液無法外流，使陰莖充血，這時(shí)陰莖內(nèi)就會(huì)裝滿相當(dāng)于平時(shí)8倍量的血液，造成硬挺、高聳的勃起現(xiàn)象——當(dāng)然，我們所說的這一切都是在理想狀態(tài)之下發(fā)生的。
    實(shí)際上，陰莖勃起是男性性亢奮基本過程中最顯著的一環(huán)。所謂的基本過程是指陰莖血管充血的過程，女性生殖器及乳房也會(huì)充血。女性陰蒂及周圍多層的陰唇在這個(gè)過程中也同樣會(huì)勃起，雖然陰蒂勃起照樣會(huì)帶來樂趣，但其勃起的顯著程度卻無法與男性陰莖勃起相比。
    盡管男性勃起的生理機(jī)制至今尚存在某些疑點(diǎn)，但大多數(shù)專家仍同意如下意見：
    由于陰莖周圍神經(jīng)的性質(zhì)不同，勃起的啟動(dòng)也有兩種方式：一是身體的接觸，即所謂的反射性勃起；二是情欲思想，即所謂的精神性勃起。就像一個(gè)人無法控制性亢奮那樣，勃起也不是能夠隨心所欲的，無論怎么努力都毫無用處。但是這不能歸咎于個(gè)人的失敗，而是感覺神經(jīng)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的作用使然。