一、心理性勃起：当男子因有关性内容的听觉、视觉、嗅觉以及思维、想象等刺激兴奋大脑皮层后，并通过胸腰段勃起中枢传出，作用于阴茎海绵体，就会使动脉血管扩张，大量血液流入阴茎海绵体；使静脉血管收缩，流出海绵体的血液减少，血液充分滞留在海绵体内丰富的血管和血窦中，使阴茎迅速产生心理性勃起。反之当动脉血管收缩，流入阴茎海绵体的血流减少，静脉血管扩张，潴留在海绵体内的丰富血流迅速回流时，阴茎变迅速疲软。
二、反射性勃起：外生殖器受到直接触摸、运动摩擦等局部刺激或接受来自对直肠和膀胱等的刺激时可以引起反射性勃起，这就是通过刺激了脊髓中骶髓的低级勃起中枢后实现的反射性勃起反射。
阴茎勃起天生的现象，男性胎儿在子宫内就可以勃起。上述两种勃起既可以单独出现，又可以相互影响，共同参与到性活动之中。例如当脊髓损伤发生在胸腰段以上时，病人只能在生殖器接受局部刺激是情况下发生反射性勃起，心理性勃起的能力消失。当运动神经元损伤发生在胸腰段以下时，刺激生殖器也不能引起勃起，而有24~57的病人仍然出现心理性勃起。也就是说，心理性刺激可以通过胸腰途径来传递。当脊髓损伤发生在腰2~骶1时，心理性勃起和反射性勃起都存在，但两者不能协调一致，通过生殖器刺激不能达到射精高潮。
三、夜间勃起：正常男子除了心理性勃起和反射性勃起外，还有一种夜间勃起。男子的睡眠总是处于快动眼睡眠期和慢动眼睡眠期的交替中，也经历着勃起——疲软——再勃起——再疲软的生理过程。这在医学上称为阴茎夜间勃起，是健康男性的正常的生理过程。一般来说，男子每天都会有4~6次、每次20~40分钟的勃起，总共勃起可达2.5个小时。无论是心理性还是反射性勃起，外来刺激解除之后，阴茎就很快回复到常态。夜间勃起也不例外。阴茎勃起一段时间后肯定会自动疲软下来，因为长时间血液滞留在海绵体内，血液就会缺氧并堆积大量代谢的废物，这对生殖器官的组织是不利的，严重时还会发生坏死。所以阴茎并非整夜勃起而必然是有张有弛。