因为阴茎内部由3根平行的长柱形海绵体组成,背侧并排的两根叫阴茎海绵体,另一根在腹侧,有尿道穿过,叫做尿道海绵体。平时阴茎呈萎软状态,性兴奋时,海绵体组织内的血管窦肌放松,血液大量流入海绵窦内,流量达到一定程度时,会使包在阴茎海绵体外的一层富有弹性的白膜充分扩张,扩张到的状态就像打足了气的皮球呈坚硬的柱状体,并支撑着阴茎向上竖起。其中起关键作用的是两个阴茎海绵体之间的弹力纤维,它们被牵拉到极点时,阴茎就呈完全挺立状态。由于尿道海绵体末相应充血扩张,故阴茎勃起,一般都向下方微微弯曲,只有在充分勃起后才坚硬挺直。但在一般状态下,阴茎并不是完全勃起,只有在达到性高潮前的短暂几秒种内,才会出现完全的勃起,略微有点弯曲或扭转亦属正常范围。