目前对阴茎硬结症的病因还不是完全清楚。一般认为它是因受伤后愈合不理想所引起的。可能的阴茎损伤原因包括性交时可能过于激烈或位置不当、交通事故或运动损伤等。
阴茎内含有两条海绵似的管型小室，称为海绵体 (见下图蓝色所示)，其中布满了很多小血管。当性欲被激发时，神经会发出信号，增加海绵体的血供。海绵体在充血后会变大、变直和变硬 (即所谓的勃起)。海绵体周围包有一层由弹性组织构成的鞘，称为白膜 (见下图阴茎中的灰色所示)。白膜在阴茎勃起时可随之伸展。
(阴茎中蓝色所示：海绵体；阴茎中灰色所示：白膜)
阴茎受损时可能会伤及白膜，进而导致炎症。如果愈合正常的话，白膜的损伤通常不会有后遗症。但是，如果愈合不理想，白膜上可能会留下永久性的疤痕组织，使得那段白膜失去弹性。在这种情况下，当阴茎勃起时，疤痕部位难以随之伸展，以至于阴茎变得屈曲畸形。