正常的阴茎勃起都发生在有性刺激而产生性冲动后，但是如果在没有性冲动或性欲望的情况下就发生长时间的阴茎勃起而不能消退，这就是通常被称为阴茎持续勃起的病症。

阴茎持续勃起发生的原理，过去都认为是阴茎海绵体的静脉流出道阻塞引起血液瘀滞。海绵体内的血液瘀滞后，血液的黏稠度就升高，血中含氧量减低，酸碱度下降而变酸，二氧化碳含量上升，进一步使海绵窦与海绵窦之间的间质水肿，终导致静脉血管栓塞、血液凝固、血凝块机化而使海绵体纤维化，海绵体就变成一个实心的索条，再也不能充血勃起。

近年随着科学研究的深入，对持续勃起的原理已了解得比较清楚，阴茎的持续勃起可分为两种类型，即高流量型（非缺血型）和低流量型（缺血型），前者是由于动脉血流入过多，但静脉流出并未受阻，此时海绵窦的平滑肌并未放松，所以超量流入的血液只使窦状隙部分扩张，大部分的血直接经未受累的白膜下静脉丛流出，因此海绵窦中的血液并无瘀滞和缺血，所以一般不产生疼痛。低流量型的持续勃起，主要是因为海绵体静脉阻塞所致，此时动脉供血也同时减少，故组织缺氧和酸中毒发展较快，易引起海绵体和小动脉壁中的平滑肌麻痹，致海绵体腔内形成血栓，造成静脉输出管道闭塞，海绵体内压力极度升高使动脉输入也停止，由于海绵体缺血缺氧故可产生剧烈疼痛。

阴茎持续勃起不管什么类型，虽然表面上看来都是阴茎长时间的充盈勃起，仔细看来充盈的仅是阴茎背侧的两根阴茎海绵体，尿道海绵体并不充盈，因而也是软的。两种类型的区别则在于高流量型阴茎皮肤色泽和弹性尚好，一般没有疼痛，有时勃起持续几天后仍可保持性功能。而低流量型因严重缺血故皮肤呈青灰色，海绵体坚硬如木，同时有剧烈疼痛和行走不便，如不及时治疗会很快导致海绵体小梁结构坏死和纤维化，故应作为急症抓紧治疗，避免发生性阳痿的后遗症。