阴茎异常勃起是在某些病因刺激下，引起阴茎海绵体深动脉持久性扩张、静脉持久性收缩造成持续的充血状态，进而影响血管内血液循环和氧气的交换，造成二氧化碳张力增加。临床上可出现阴茎明显肿胀、疼痛，发展下去常使血液瘀滞，粘度增加，静脉回流更加困难，甚至形成血栓和局部肿块（２天以上），静脉回流严重受阻。

也有人认为是动脉血量过多所致。若病情继续发展，受影响的血管闭塞并纤维化（超过１０天时），后常出现性阴茎勃起不能，无法进行正常房事，从而导致男性不育和性功能障碍，影响较大。

临床上分为原发性和继发性两类，原发性阴茎异常勃起大多数见于成年人，无明显病因；小儿则多数为继发性，血液病是继发性阴茎异常勃起的主要病因，其中以镰状细胞血症占多数，其他继发因为神经原性、创伤、炎症、感染、先天缺陷等。