夜间阴茎勃起受睡眠质量影响，睡眠环境的变化会影响睡眠质量。适应睡眠环境需要时间。一般来说，在一个新的环境中，第二夜的睡眠质量比第一夜高，所以第二夜的阴茎勃起比第一夜好。
虽然视听刺激改善夜间阴茎勃起的机制不是很清楚，但大多数专家认为是自主神经活动的一部分，是由中枢神经系统传递到骶丛的冲动引起的勃起引起的。膀胱压力增加也会引起阴茎下意识的反射性勃起。一般认为，睡眠时，大部分脑细胞处于静止状态，只有少部分细胞仍在工作。以视觉为基础的客观刺激大大减少，脑细胞对来自各种感觉器官的信息反应迟钝，容易做出不正确的解释和反应(例如，绳索常被视为蛇，低温常被视为冰雪等)。);即使在没有客观刺激的情况下，脑细胞本身也有自发的周期性活动，表现为正睡眠和异质睡眠的交替。记忆细胞的活动可以不同程度地带出记忆的内容，这是一种常见的生活现象，叫做“天天想，夜夜梦”。脑细胞活动强度不同，有时接近清醒状态，可引起眼球运动、部分肢体运动和阴茎勃起。这些现象可以通过睡眠脑电图的检测得到证实。
在视觉和听觉刺激时，无论阴茎当时是否有勃起反应(由于某些主观因素，勃起反应可能受到抑制)，当信息通过视觉和听觉神经传递到大脑时，相关的脑细胞都会留下印象，产生不同程度的记忆。在睡眠期间，正是这些记忆细胞的自发活动产生或加强了神经冲动，然后神经冲动沿着传出神经传递到骶丛，导致或加强阴茎勃起。因此，视觉和听觉刺激可以促进夜间阴茎勃起的改善。