对于夜间阴茎勃起，早在20世纪40年代，Halverson和Ohlmeyer就先后描述了婴儿和成人睡眠时阴茎勃起的生理现象，是潜意识阴茎活动的客观表现。1970年，卡拉詹首先利用夜间阴茎勃起这一生理现象来鉴别心理性阳痿，即所谓的夜间阴茎增大试验。最近的研究表明，夜间勃起可能与睡眠阶段有关。人们发现，在8小时的睡眠过程中，每2小时为一个单位，会发生浅睡眠（快速眼动）和深睡眠（慢脑电波）两个过程，重复4次。浅睡20分钟到25分钟，深睡90分钟左右。当进入浅睡眠时，阴茎会勃起。因此，睡眠规律的男性，每晚阴茎勃起次数约为4～6次，每次可持续25～30分钟。如果您在浅睡眠状态下清晨醒来，就会出现所谓的“晨起”。
因此，阴茎勃起是一种复杂的神经血管反应，除了血液动力学的三种协调（增加动脉血流量、松弛海绵窦平滑肌和减少阴茎静脉回流）外，还需要神经、神经递质、平滑肌和白色膜，在神经递质的调节下，阴茎动脉和海绵体平滑肌松弛，动脉和海绵窦扩张，动脉血流入量增加，静脉流出量减少，阴茎勃起以利于性交；射精后由于阴茎动脉和海绵窦收缩，白膜下静脉丛张开，血液流入传出静脉，阴茎变弱。这是阴茎勃起和无力的机制。任何影响勃起的心理因素（如各种心理创伤、夫妻或人际关系不协调、性生活不当等）和各种器质性因素（血管、神经、内分泌、药物、烟酒等）可引起勃起障碍，即阳痿。
