阴茎异常勃起的诊断首先是对缺血性和非缺血性的分型。采用的方法包括病史，查体和实验室检查。
病史采集
病史采集包括：患者阴茎持续勃起的时间；疼痛的类型及程度；是否既往患阴茎异常勃起（鉴别复发性阴茎异常勃起）；是否应用可能诱发勃起的药物，如抗凝药物、精神类药物、心血管药物。是否行海绵体药物注射，如前列地尔、罂粟碱、前列腺素E1。需要特别强调，仔细询问是否静脉应用降血脂药物，如藻酸双酯钠。缺血性阴茎异常勃起患者有时会患有血液疾患，需重点询问是否患镰状细胞病。非缺血性阴茎异常勃起患者多有外伤史，如生殖器或会阴外伤，特别是骑跨伤。
查体
检查患者阴茎外观、皮肤温度、痛觉及阴茎勃起角度。缺血性阴茎异常勃起患者阴茎海绵体完全坚硬，阴茎触痛明显，勃起角度大于90度，阴茎表面温度正常或低于体表温度，阴茎表面皮肤呈青紫色。非缺血性阴茎异常勃起患者勃起硬度明显小于缺血性患者，多为2至3度勃起硬度，勃起角度约不足90度，且表现为慢性可忍受的胀大而非坚硬勃起，阴茎表面温度正常或高于体表温度。
实验室检查
缺血性阴茎异常勃起的实验室检查包括全血细胞检查，阴茎海绵体血气分析，彩色多普勒超声及阴茎动脉造影。其中具有诊断价值且容易操作实施的是血气分析及彩超检查。
血气分析
缺血性阴茎异常勃起患者的血气分析酸碱度（ph）为明显酸中毒表现，二氧化碳分压（PCO2）升高，氧分压（PO2）降低；非缺血性血气与动脉血相近；正常疲软阴茎海绵体血气与正常混合静脉血相近。
彩色多普勒超声
彩色多普勒超声可辅助诊断鉴别缺血性及非缺血性阴茎异常勃起。缺血性患者彩超显示海绵体动静脉血流均减慢或消失，血管阻力指数增大，海绵体动脉血流很少或无血流，而非缺血性患者彩超多无血流改变。
