男性阴茎勃起是一个复杂的心理到生理的过程，本质是一系列神经血管活动，是一种正常的生理现象。
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，并通过脊髓的胸腰段勃起中枢传出，作用于阴茎海绵体后，就会使动脉血管扩张，大量血液流入阴茎海绵体；而静脉血管收缩，流出海绵体的血液减少，此时，血液便充分潴留在海绵体内丰富的血管和血窦中，使阴茎迅速产生勃起。
反之，当动脉血管收缩，流入阴茎海绵体的血液减少；静脉血管扩张，潴留在海绵体内的丰富血流迅速回流时，阴茎便恢复疲软。
除了在刺激状态下的勃起，绝大多数的男性都会有晨勃，也叫做夜间勃起，是健康男性正常的生理过程。一般来说，男子每晚都会有4～6次、每次20～40分钟的勃起。晨勃在临床上是一种有意义的生理现象，晨勃现象可以作为男性健康状况的参考指标。清晨勃起的有无，也可以作为判断男子性功能状态的参考指标。