阴茎勃起是一种血流动力学过程，阴茎小动脉（旋动脉）起着阻力血管的作用，使海绵体动脉与海绵窦间产生力梯度，压力梯度的大小取决于阻力血管床的数量，舒缩节律和海绵体静脉的外流量。

　　一般状况下，肾上腺素能神经递质的调控占主导地位，阴茎旋动脉的收缩节律较高，压力梯度较大（90~120mmHg），海绵体动脉流入海绵窦的血量较少，使阴茎处于蒌软状态。接受性刺激后，非胆碱、非肾上腺能（NANC）神经递质分泌增加，旋动脉平滑肌舒张，压力梯度下降（30mmHg），海绵体动脉注入海绵窦的血量增加，同时海绵窦平滑肌松驰，血液充盈于海绵窦内，引起阴茎膨胀，继而白膜伸展，张力增加，白膜下静脉丛受压，海绵体静脉外流量下降，阴茎勃起变硬。

　　阴茎在萎软、勃起的交替过程中，胆碱能神经递质起有重要调节作用。