在大部分病例中，诊断者可依据求诊者的症状史作诊断。部分病例则会进行体检和血液检查，以排除像催乳素瘤（hypogonadism）和性腺功能低下症般的严重疾病。

诊断者在诊断的初期时就应区分勃起功能障碍是生理还是心理因素所致。确定阴茎能否出现非自主勃起也是非常重要的，因为这有助于评估勃起功能障碍为心理因素所致的可能性。比如若睡着时出现了阴茎勃起，则往往显示当事人与勃起有关的组织功能完好。同样若当事人用手刺激时阴茎能够勃起，或出现任何的临场表现焦虑，则皆可能表示其所患上的勃起功能障碍是心理因素所致。

糖尿病为其他会引起勃起功能障碍的因素。勃起功能障碍也跟不良饮食习惯、健康状况欠佳、肥胖、心血管疾病有关。对血脂异常（Dyslipidemia）、高血压、吸烟、酗酒等心血管风险因子进行甄别也是有帮助的。

对于部分特定病例，检查求诊者有没患上以前尚没确诊的腹股沟疝是有帮助的，因为它会影响男性性功能，且相对容易治愈。

医学超音波检查

多普勒超音波检查可用以检验阴茎在勃起后的状态。大部分器质性勃起功能障碍跟阴茎海绵体的血流改变有关，当中又以动脉阻塞性疾病为代表，其大多因动脉粥样硬化所致；静脉闭塞机制失效也会引致血流改变。在多普勒超声检查之前，应以B模式检查阴茎，以此甄别其有没出现肿瘤、纤维斑块、钙化、血肿，以及评估海绵体动脉的形态，以此推测其判断其是否出现曲折或动脉粥样硬化的情况。

可通过注射10-20µg的前列腺素E1来诱使阴茎勃起，随后在接下来的25-30分钟内每5分钟检查动脉血流一次。前列腺素E1对于易感阴茎异常勃起（例如镰状细胞贫血症患者）、阴茎解剖畸形、已植入阴茎假体的患者而言是禁忌的。此外通常也会施用2mg的苄胺唑啉。在此之上若配合视觉和触觉刺激，效果便会更佳。一些著者建议在求诊者伴发禁忌症的情况下，以口服西地那非来代替注射药物，但此建议的效果仍存有争议。

在注射上述药物之前，血流模式具有单相、低收缩期流速、舒张期流动欠奉的特点。在注射药物后，可预计收缩期和舒张期的最大流速会上升，然后舒张期流速会因静脉渐渐闭塞而减少，当阴茎变得坚硬时相关结果更会呈阴性。不同研究给出了不同的动脉血流流速参考值，从>25cm/s至>35cm/s不等。若大于35cm/s，则显示当事人没患上动脉疾病；若少于25cm/s，则表示动脉供血不足；若介乎25cm/s-35cm/s之间，结果会因欠显著性而不能太确定是何者。获得的数据应与所观察到的勃起程度画上联系。如果收缩期最大流速正常，则应评估最终的舒张期流速。大于5cm/s的舒张期流速跟静脉性勃起功能障碍有关。

其他诊断方法

阴茎神经功能

球海绵体肌反射测试可以检查阴茎功能，内科医师挤压龟头，如果神经功能正常，则肛门就会收缩。医师将戴手套的手指插入比较挤压前后肛门收缩反应的时间。还有特殊的神经测试，看患者因为糖尿病或神经疾病引发的神经损伤。

夜间阴茎勃起

男人夜里睡眠中通常会有5到6次的勃起，特别是在快速动眼期。如果没有的话就说明有神经疾病或血液供给问题。有两种方法可以测量阴茎硬度和直径，就是外径规测量和变形测量。夜间勃起时，阴茎会经常性地发生抽动，平均2至5分钟发生一次，此为“耻尾骨肌收缩”的反应。这种收缩会使半勃起状态的阴茎充分勃起，或使疲软的阴茎再勃起，此时夜间勃起也能达到可性交的硬度。医学上认为夜间“耻尾骨肌收缩”可以达到无意识的性高潮。阴茎自发性抽动时，最容易发生排精，亦是所谓的“梦遗”。

阴茎生物振动

这个试验用电磁振动评估阴茎海绵体的敏感度和神经功能，降低振动有可能表明骨盆区知觉神经损伤导致阳痿。

阴茎海绵体动态测压

以特定的速度和压力将液体泵入阴茎的技术，用以测量勃起过程中阴茎海绵体的血管所承受的压力。

阴茎海绵体测压

用以测量阴茎海绵体的血管所承受的压力。当中会把盐水经由蝴蝶针注入阴茎海绵体，然后以维持勃起所需的流量来显示静脉渗漏的程度。此外亦可通过注入生理盐水和X射线造影剂的混合物来进行阴茎海绵体造影。

磁共振血管成像

其跟核磁共振成像类似；磁共振血管成像利用磁场和无线电波来绘制血管的详细成像。医师可能在患者的血液中注入“造影剂”，用以使血管更加清晰可见。