从生理学的角度而言，勃起是因血管和神经的机制而生。其由副交感神经（自主神经系统的一部分）所引起，它会使血管舒张剂——一氧化氮于阴茎小樑动脉和平滑肌内的浓度上升。动脉舒张会令阴茎海绵体和尿道海绵体充血，不过后者的充血程度相对较低；同时和会压迫阴茎海绵体的静脉，限制血液流出。当副交感神经活动消退至日常状态时，阴茎的勃起程度就会消退。人类的勃起相对于其他动物更为依赖第二信号系统，它会在没有对性感带进行物理刺激的情况下引发勃起。半勃起指轻微充血，有时会用于形容阴茎出现了勃起，但并不是完全勃起时的坚硬状态或尚未