阴茎勃起是一个复杂的过程，其原理涉及到多个生理机制和神经反射。根据学者们的划分，阴茎勃起整个过程可以划分为三个时相：血管相、筋膜相和白膜相。
在血管相中，通过脊髓和皮质的反射作用，副交感神经(骶部的勃起中枢、盆神经)的影响下，动脉内腔增大，功能性静脉收缩并在勃起垫的帮助下主动地关闭，从而勃起体发生胀大。
在筋膜相中，由于勃起体的增大，深静脉系统受到阴茎筋膜的压缩。
在白膜相中，通过白膜的剪切机制闭合穿越白膜的所有静脉，继而使阴茎勃起而坚挺。
阴茎勃起的原理是通过一系列复杂的生理机制，使阴茎海绵体充血并变得坚硬，以便进行性交或其他性行为。