为达到勃起，阴茎需要有足够量的血液流入、血液流出缓慢、阴茎的神经传入和传出功能正常、足够量的男性激素睾酮、和足够的性欲水平，因此上述任何系统的疾病都会导致阴茎异常勃起。
哪些疾病会导致阴茎异常勃起？
一、血管疾病
动脉粥样硬化可能会部分阻塞流入腿部的血液。通向阴茎的动脉通常也受阻，导致流入阴茎的血流量减少并造成阴茎异常勃起。糖尿病、高胆固醇水平、高血压和吸烟可引发动脉粥样硬化，从而造成阴茎异常勃起。有时，血液从阴茎静脉流出的速度太快，导致阴茎内血压下降，从而影响达到或保持勃起，这称为静脉阻塞性功能障碍），持续痛性勃起可损伤阴茎的勃起组织，导致阴茎异常勃起。
二、神经功能紊乱
如果向阴茎传达信息的神经受损，则会出现阴茎异常勃起。除了引起动脉粥样硬化，糖尿病也会影响支配阴茎的神经。由于通向阴茎的神经沿前列腺分布，因此前列腺手术，如用于治疗癌症或前列腺肥大通常会导致阴茎异常勃起。
引起阴茎异常勃起的较不常见神经功能紊乱包括脊髓损伤、多发性硬化和中风。臀部和生殖部位的神经长时间受压可导致暂时性阴茎异常勃起，例如可能发生在远距离自行车骑行时，长期压迫会阴部在骑自行车期间发生时，或盆腔或会阴外伤可引起阴茎异常勃起，酒精能造成暂时性阴茎异常勃起。
三、其他疾病
激素失调，如睾酮水平异常低，往往会降低性欲，但也可造成阴茎异常勃起。在一些其他疾病中，瘢痕组织在阴茎内部生长，造成勃起弯曲且疼痛，引发阴茎异常勃起。某些处方药物、酒精及毒品，如可卡因和苯丙胺类也能引起或导致阴茎异常勃起。有时，心理问题如焦虑或抑郁，或者使男性体能降低的因素，如疾病、疲劳或压力可引起或导致阴茎异常勃起。阴茎异常勃起可能是由环境因素引起的，涉及特定地点、时间或配偶等多种因素。
通常多个因素会导致阴茎异常勃起。例如，某个男性因患有糖尿病或外周血管疾病而导致勃起功能轻微下降，如果该男性开始服用新药或者如果压力增加，则会出现严重的阴茎异常勃起。