据统计30%～40%的阴茎异常勃起是原发性，大部分病因不明。继发性病因有血栓栓塞性疾病（镰状细胞贫血、脂肪栓塞等）、神经性疾病（脊髓损伤和病变、脊柱狭窄等）、肿瘤（前列腺癌、肾癌等转移癌、白血病、黑色素瘤等）、创伤（会阴或生殖器损伤等）、感染或中毒（痢疾、狂犬病等）、药物（抗抑郁药、α-肾上腺素能阻滞剂、抗凝剂等）、全胃肠外营养、阴茎海绵体内注射血管活性剂等。
1、镰状细胞贫血
8%的美国黑人患有镰状细胞贫血病。在对321名幼儿患者的文献综述中，发生异常勃起的占6.4%。由于异常内皮黏附、勃起时相对的酸性状态、睡眠时低通气状态造成的轻度酸中毒、手淫或性交时的轻度创伤，致镰状红细胞海绵体内淤积。当睡眠阴茎勃起静脉通道最大程度受压时，淤积的红细胞阻塞白膜下微静脉，引起广泛静脉阻塞。在1组成人纯合性镰状红细胞病的研究中，42%的患者有间歇性持续2～6h的睡眠异常勃起。尽管几乎所有的病例是低流型异常勃起，但最近有2例高流型异常勃起的报道。
2、海绵体内注射
海绵体内血管活性药物注射是诊断及治疗勃起功能障碍（ED）的一种常用方法，是通过平滑肌松弛来实现的。平滑肌松弛是暂时的，药物作用后平滑肌重新恢复收缩能力。在药物过量或对药物过度敏感的患者，平滑肌不能恢复收缩能力，导致异常勃起。
3、神经失调异常勃起
可见于椎管狭窄、脊髓损伤及椎间盘突出的患者，其机制可能是副交感神经诱导勃起神经递质释放增加，或干扰交感神经的抑制作用。脊髓或全身麻醉状态下，消毒刺激生殖器可出现异常勃起，并可能影响经尿道手术。这种夸大的反射性勃起可能是麻醉对中枢抑制冲动阻滞的结果，麻醉后大多可消失。
4、恶性肿瘤
尽管肿瘤细胞浸润本身不会引起异常勃起，但静脉回流受阻或海绵窦受侵犯可引起淤滞及血栓形成。已报道转移至阴茎并引起异常勃起的肿瘤有：白血病、前列腺癌、肾癌及黑色素瘤。
5、药物
抗高血压药物如肼屈嗪（肼苯哒嗪）、胍乙啶，酚噻嗪类精神抑制药特别是氯丙嗪，抗抑郁药如曲唑酮，与异常勃起有关。在动物实验中，给狗海绵体注射曲唑酮及氯丙嗪，可致动脉血流增加、静脉阻力增大，引起勃起。给大鼠注射一种曲唑酮代谢物m-氯苯哌嗪，海绵体神经放电增加。这些药物引起异常勃起的机制可能与α肾上腺素能阻滞或刺激5-羟色胺能1C或1D受体有关。不过，服用这些药物发生异常勃起的患者仅占少数，而且非剂量特异性，提示自主系统功能失调可能是主要原因。
6、全胃肠外营养
全胃肠外营养可引起异常勃起，特别是静脉应用20%脂肪乳剂时。这种类型的异常勃起为低流型，类似于镰形细胞病的患者。
7、创伤
会阴部或生殖器创伤致血栓或阴茎根部严重出血、组织水肿，使阴茎静脉回流受阻，引起异常勃起（低流型）。创伤或海绵体内注射引起海绵体动脉破裂，导致无调节性海绵体窦血液淤积，引起异常勃起（高流型）。典型的创伤后高流型异常勃起一般发生在睡眠勃起时，血管扩张使受损的动脉破裂，导致无调节的高速血流进入海绵体。但由于静脉回流的部分代偿，勃起的硬度较低，无缺血或疼痛。
