糖尿病性ED发病机制的研究主要集中在糖尿病对海绵窦内皮细胞及海绵体平滑肌的影响上。海绵窦内皮细胞产生一氧化氮和内皮素并直接作用于平滑肌细胞，NO和ET-1局部含量的改变影响海绵体平滑肌的舒张性及收缩性，控制海绵体张力。

多个实验发现糖尿病动物离体阴茎海绵体内皮依赖性及非肾上腺素能非胆碱能神经源性舒张反应受损，认为局部NO水平降低是离体阴茎海绵体舒张反应受损的直接原因。

精氨酸对糖尿病兔进行干预，发现其能改善NO介导的离体阴茎海绵体舒张反应，他们认为这是精氨酸激活NOS的结果。糖尿病引起海绵体局部NO水平降低的另一个机制是加速NO灭活。首先，糖基化终末产物(AGEs)使局部NO灭活增加。测定糖尿病患者阴茎组织AGEs，发现其位于阴茎海绵体及被膜的胶原上，且含量较非糖尿病组明显升高。

的研究也观察到糖尿病大鼠勃起组织增高，发现氨基胍治疗可通过抑制AGEs对的灭活，改善内皮性及神经源性NO介导的阴茎平滑肌舒张反应受损。其次，糖尿病患者体内产生过度的氧自由基如超氧化物阴离子。和NO反应生成过氧化亚硝酸根离子而使NO灭话。