阴茎处于疲软状态时，只需要小量血流进入阴茎就可满足代谢需要，海绵体血气分析与静脉血相同。性刺激触发勃起后，海绵体动脉的血流量则急剧增加。因此，各种影响阴茎内动脉及阴茎外动脉的疾患，只要影响了其血液灌注，就可发生勃起功能障碍。
动脉性勃起功能障碍的病因
动脉粥样硬化： 全身性、节段性、Pelvic steal综合征
医源性： 主动脉-髂动脉手术、肾移植、放疗
外伤： 骨盆骨折、会阴闭合伤
混合性： 阴茎异常勃起、Trash骨盆
粥样硬化的危险因素包括高胆固醇血症、吸烟、高血压及糖尿病，目前的体外实验和动物实验表明，高胆固醇血症及吸烟可直接影响内皮细胞和海绵体平滑肌功能。美国麻省男性老龄化研究(MMAS)资料显示患心脏病、高血压和关节炎又吸烟者罹患完全性ED的危险性大于不吸烟者，吸烟又服用某些药物也增加了发生ED的危险性。
MMAS资料指出，心脏病与ED在统计学上具有显著的相关性。由于心脏病发病率随年龄增长而增长，在经过年龄调整分析后，心脏病病人患完全性ED的机率为39%，显著高于总男性人群9.6%的发病率，甚至在40岁的男性中，也有2/3的心脏病病人患有至少中度的勃起功能障碍。
MMAS资料也发现高血压与勃起功能障碍有显著的相关性。在接受高血压治疗的男性中，经过年龄分析处理后，有15%的人患有完全性ED，虽然无论接受或未接受治疗的高血压病人ED的发病率之间无差异，但研究者认为，可能与未接受足够的抗高血压治疗有关。
另一项对夜间勃起过程中的阴茎搏动性血流速度研究表明，有性交能力的高血压病人的阴茎血流速度比正常对照组低，而有ED的高血压病人最低。糖尿病病人及38岁以上男性海绵体动脉的组织学观察提示，动脉纤维变性损害的发生率较高，并伴随有内膜增生、钙化和管腔狭窄。
除粥样硬化是动脉性ED最常见的病因之外，继发于骨盆骨折和会阴部闭合伤的阴茎动脉损伤也可致ED。骨盆骨折既可损伤血管，还可损伤海绵体神经，对某个病人而言，或是神经性ED为主，或是动脉性ED为主。 许多外科手术可使阴茎动脉血供减少也可致ED发生。