陰莖異常勃起的病理生理學研究已了解了它所造成的結果。

正常情況下，松弛狀態的陰莖，海綿體平滑肌和螺旋小動脈處于于收縮狀態，性刺激使海綿體和小動脈平滑肌松弛，從而增加了竇狀隙的順應性，使陰部內動脈末梢阻力大大降低，大量血液流入竇狀隙，海綿體脹大，使白膜壓迫導靜脈而減少了靜脈流出，隨著海綿體內壓的升高，靜脈流出管道進一步受壓，出現充分勃起；勃起消退過程與海綿體和小動脈平滑肌恢復收縮力，竇狀隙順應性降低，動脈血流入減少，靜脈重新開放等有關。

如果各種病理因素長期或過分刺激海綿體的這一整套神經——血管舒縮裝置，引起陰莖流出血管痙攣或輸入血管松弛，則破壞了正常勃起和消退過程而出現延長勃起。此時海綿體內血液淤滯，血液粘稠度升高、氧分壓和酸堿度（pH值）下降，二氧化碳含量升高，發病后六小時即可見到這些改變，如不及時處理則進一步引起海綿體間質水腫，最終導致主要輸出靜脈的血栓形成，缺血和缺氧使病人感到劇烈疼痛。長期如此，則導致海綿體纖維化及陽痿發生。這就是陰莖異常勃起所造成的嚴重后果所在。

    陰莖異常勃起對生育的影響：根據發病情況，臨床上分為原發性和繼發性兩類，原發性陰莖異常勃起大多數見于成年人，無明顯病因；小兒則多數為繼發性，血液病是繼發性陰莖異常勃起的主要病因，占全部病例的20%左右，其中以鐮狀細胞血癥占多數，其他繼發性病因為神經原性、創傷、炎癥、感染、化學藥品、毒素、癌、先天缺陷等。

陰莖異常勃起是在某些病因刺激下，引起陰莖海綿體深動脈持久性擴張、靜脈持久性收縮造成持續的充血狀態，進而影響血管內血液循環和氧氣的交換，造成二氧化碳張力增加。臨床上可出現陰莖明顯腫脹、疼痛，發展下去常使血液瘀滯，粘度增加，靜脈回流更加困難，甚至形成血栓和局部腫塊（２天以上），靜脈回流嚴重受阻。也有人認為是動脈血量過多所致。若病情繼續發展，受影響的血管閉塞并纖維化（超過１０天時），最后常出現永久性陰莖勃起不能，無法進行正常性生活，從而導致男性不育和性功能障礙，危害極大。

根據發病情況，臨床上分為原發性和繼發性兩類，原發性陰莖異常勃起大多數見于成年人，無明顯病因；小兒則多數為繼發性，血液病是繼發性陰莖異常勃起的主要病因，占全部病例的20%左右，其中以鐮狀細胞血癥占多數，其他繼發性病因為神經原性、創傷、炎癥、感染、化學藥品、毒素、癌、先天缺陷等。

有人曾統計48例陰莖異常勃起，成人37例，小兒11例，成人中70%為原發性，其余依次為鐮狀細胞血癥、腫瘤、創傷、白血病；小兒鐮狀細胞血癥占63。3%，其余為白血病和原發性。陰莖異常勃起與正常勃起的區別在于陰莖頭并不勃起。