一、阴茎的血运系统和血液供应
阴茎血管本身和血流的供庆在阴茎勃起机制中占有极其重要的地位，因为阴茎勃起的本质是血管充血反应，这些血运系统出了毛病，当然会造成阴茎勃起不良。此外，动静脉交通支在勃起时不关闭也可造成阳痿。
阴茎像一个令人吃惊的天然液压机械装置，勃起与消退的生理反应表现为一个器官在一定容量下呈现出的流入与流出的血液动力学的巨大变化。根据阴茎的大小，勃起时血容量的增加约为80-200毫升。阴茎勃起时，阴茎内动脉扩张，进入阴茎的血流量比松弛时大8倍之多。当达到120毫升/分（海绵体内压增高至75毫米汞柱左右）引起勃起，而一旦勃起之后维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。
二、健全的神经反射
阴茎勃起是一种反射，来自许多感受器的神经末梢的刺激和条件反射刺激都能引起阴茎勃起反射。参与控制勃起功能的神经成分包括上至大脑皮层、下至阴茎血管壁神经肌肉终端的各级结构。
如大脑皮质，有性功能中枢；间脑、下丘脑，有皮质下中枢；腰骶部脊髓内，有勃起和射精中枢，但胸腰部及骶中心也有协同作用，各中枢之间有密切联系，脊髓中枢又经感觉和运动神经与生殖器官相联系。
凡来自大脑皮质的后天性条件反射的性兴奋，可以扩散到皮质下中枢和脊髓中枢而引起的阴茎勃起，称为心理性勃起。直接给与阴茎的刺激引起勃起中枢兴奋后形成的勃起，称为反射性勃起。两种勃起都由位于脊髓的勃起中枢发出指令，并通过神经来传递和撤销这种指令。
三、正常的内分泌功能
雄激素促使胎儿期性器官的分化和发育，更重要的是它在青春期后是性兴奋、勃起的关键因素之一。如因病导致雄激素缺乏时，病人丧失阴茎勃起能力而引起阳痿，当补充外源性雄激素后，则可恢复勃起能力，就说明了雄激素在勃起中的关键性作用。雄激素虽然不直接刺激性中枢，但可提高性中枢的兴奋性，使性中枢保持一定的反应能力，但雄激素如何影响成年期感觉神经尚未予以研究。
睾酮的产生则受大脑、下丘脑的调节。大脑也是性甾体激素的一个靶器官。人类精神因素中的恶性刺激，通过高级神经中枢可以干扰和影响下丘脑的内分泌调节中枢，使得人体血循环中维持男性性功能的雄激素水平经常处于不平衡状态，这也是导致精神性阳痿的原因之一。