要弄清楚这个问题，首先要从阴茎的解剖和神经功能谈起。我们知道，阴茎是男子的外生殖器官，由三条叫做海绵体的组织构成，背侧的两条叫做阴茎海绵体，腹侧包绕尿道的一条叫做尿道海绵体。顾名思义，海绵体就像海绵一样，里面充满着血管、血窦和感觉敏锐的神经组织。
当男孩子进入青春期时，随着男性激素分泌的增加，“性“开始觉醒，就可因有关性内容的听觉、视觉、嗅觉、触觉、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，使动脉血管扩张，大量血液流入阴茎海绵体；静脉血管收缩，流出海绵体的血液减少。这样，血液便充分潴留在海绵体内丰富的血管和血窦中，使阴茎勃起。这种因视、听、想象而兴奋大脑皮层，又作用于阴茎产生的勃起叫做精神性勃起。另外，因局部的刺激，比如外生殖器受到触摸，走路时与短裤摩擦，或者直肠、膀胱受到刺激（如炎症），经骶部神经传至阴茎血管，也可以引起阴茎血管和血窦的充血，这种因局部直接受到刺激产生的勃起，叫做反射性勃起。
刚刚进入青春期的男孩子对性的刺激好奇，而且比成年人更为敏感，因此，往往较成年人更容易勃起，勃起的时间和频率也较成年人高。
无论是精神性还是反射性勃起，外来刺激解除之后，阴茎海绵体的动脉就收缩，静脉则开放，阴茎勃起潴留于阴茎内多余的血液就会流出，阴茎也恢复到常态，从而完成了一次阴茎从勃起到疲软的全过程。