陰莖由萎軟狀態轉為勃起，主要的改變是在陰莖血管系統。在各級神經的支配下，動脈血流增加而引起勃起，靜脈流出道阻斷來維持勃起。不論什么原因造成勃起動、靜脈血管的功能和結構的改變，均可導致陽痿。
引起陽痿的病因是多方面的，病理變化也不盡相同。近些年來有許多學說，對陽痿的病理進行了分析。
(1)血管學說：由于血管的改變，陰莖勃起，血液動力學發生了改變；有微血管的高灌注、高濾過等動力改變，也有微循環障礙，細胞的缺血、缺氧，基底膜改變如增厚和成分的改變等。血管內皮損傷，纖維蛋白溶解酶原激活因子自血管內皮的釋放量減少，加重血液的凝集，血流緩慢，毛細血管基底膜增厚，加重缺血、缺氧。
在糖尿病的患者中，有的由于胰島素的代謝紊亂，使血管內壁發生病理性的增生或膽固醇的沉積，陰莖動脈血管發生硬化，造成陰莖動脈供血不足。
在陰莖海綿體組織中，平滑肌組織細胞對陰莖海綿體內血竇的血液有調節作用。近幾年來發現器質性陽痿患者中，血管性陽痿者，平滑肌細胞有明顯的病理變化，其收縮與舒張功能喪失，不僅使陰莖海綿體內的血竇空間減少，充盈障礙，而且由于白膜血管靜脈的壓力降低，不足以壓迫阻斷靜脈回流，而發生靜脈性陽痿。
(2)應激學說：在一些糖尿病患者中，應激可使糖尿病加重或惡化。由于應激可使中樞神經中某些物質代謝異常，從而使末梢神經病變進一步加重，為神經性陽痿的病理變化原因之一。
(3)代謝障礙學說：在體內由于各種原因引起的代謝障礙，均可使陰莖血管發生病理改變，造成動脈供血不足，引起陽痿發生。
陽痿的病理變化，隨著近些年來男科病研究進展，新的發現、新的認識不斷出現，為陽痿的病因診治提供了可靠依據。
