在深动脉、输出静脉和动静脉短路的管壁上都存在瓣膜状平滑肌皱襞,受勃起神经调节。当神经冲动作用于该皱襞时,窦的深动脉完全开放,而输出静脉和动静脉交通支的管壁部分关闭,故入窦血量增多,导致海绵体的充盈及勃起。
然后,血液由深静脉流出减少,并有选择地积聚在海绵窦内,海绵组织内的平滑肌松弛,血窦因充满血液而膨大,因而阴茎体积也明显增大,但白膜不会无限膨大,最后使勃起的阴茎达到所需要的硬度。在勃起中起主要作用的是动脉的作用,但阴茎内静脉血管瓣膜部分关闭并限制静脉血液回流也很重要。
若血液排放系统关闭不全,静脉排放流量过大,勃起可以减退而形成阳痿。此外,动静脉交通支在勃起时不关闭也可造成阳痿。这种皱襞瓣膜组织于婴儿出生后2个月即已开始出现,自3岁起大量增加,这说明男性儿童能有勃起现象。新生儿阴茎勃起,纯属神经生理反应,不存在瓣膜问题。