阴茎勃起是一个复杂的生理过程，涉及神经、血管等多个因素的协同作用。当男性受到性刺激时，大脑会发送信号到脊髓中的神经中枢，这些神经信号再沿着神经纤维传导到阴茎，其中副交感神经的兴奋起着关键作用。
- 在神经信号的作用下，阴茎海绵体内的平滑肌松弛。使得海绵体内部的小动脉扩张，大量血液迅速流入海绵体的窦状隙内。血液的流入远远超过流出，导致海绵体内部的压力急剧升高。
- 白膜是一层坚韧的纤维膜，在海绵体充血膨胀时会变得紧张，进一步限制了血液的流出，从而维持了阴茎的勃起状态。
- 体内的一氧化氮在勃起过程中也发挥着重要作用。性刺激促使内皮细胞释放一氧化氮，一氧化氮能够激活鸟苷酸环化酶，使环磷酸鸟苷水平升高，导致平滑肌松弛，促进血液流入海绵体。
良好的情绪状态、放松的心态以及对性刺激的积极反应，都有助于勃起的发生和维持。相反，焦虑、紧张、压力等不良心理状态可能会干扰勃起过程。