(一)发病原因
小阴茎的病因有：
①促性腺激素分泌不足的性腺功能减退(hypogonadism)。②促性腺激素分泌过多的性腺功能减退。③原发性小阴茎。
1.促性腺激素分泌不足的性腺功能减退
(1)脑组织结构异常：无脑畸形患儿无下丘脑分泌功能，即使脑垂体发育正常，由于无促性腺激素释放激素，致使睾酮分泌少，造成小阴茎，先天性脑垂体不发育，部分脑胼胝体发育不良导致的下丘脑功能障碍，枕部脑膨出伴运动失调的小脑畸形等脑中线发育异常，均因促性腺激素分泌不足而引起小阴茎，此外还导致其他系统的多发畸形。
(2)无脑组织异常的先天性促性腺激素释放激素缺乏：此类原因引起的小阴茎比前者多见，具体病因不清，多为各种综合征，如Kallmann，帕德维利综合征(Prader-Willi)，Lawrence-Moon-Beidel综合征等，常伴有多发畸形，据研究与染色体，基因异常有关，还有因内分泌，生化代谢异常导致的促性腺激素释放激素，黄体生成激素等缺乏症。
2.促性腺激素分泌过多的性腺功能减退
这类病人的下丘脑，垂体分泌功能均正常，只是在妊娠后期睾丸出现退行性变而致睾酮分泌减少，通过负反馈途径而致促性腺激素分泌过多，引起小阴茎的原因主要在睾丸本身，如先天性睾丸缺如，睾丸下降不全等，有的病人睾丸正常，但其黄体生成激素受体异常，以至不能分泌足量睾酮，此外需注意有无性别异常。
3.原发性小阴茎
除上述原因外，还有少部分病人下丘脑-垂体-睾丸轴激素分泌正常，但有小阴茎畸形，到了青春期又多能增长，病因不清楚，推测有可能是胚胎后期促性腺激素刺激延迟，一过性睾酮分泌下降等原因，也有少部分患者可能为雄激素受体异常。
小阴茎病人可有性染色体异常，如Klinefelter综合征(47，XXY)，多X综合征(48，XXXY及49，XXXXY)，多染色体(69，XXY三倍体)畸形。
(二)发病机制
正常男性阴茎发育在胚胎期的前12周完成，分3个阶段，第1阶段为生殖结节期，生殖结节逐渐延长类似小丘，长8～15mm，第2阶段为阴茎体期，在双氢睾酮(dihydrotestosterone，DHT)的作用下阴茎继续增长呈圆柱状，长约16～38mm，尿道沟延伸至阴茎头，第3阶段阴茎长度为38～45mm，尿道发育完成。
胚胎发育到第7～8周生殖腺逐步分化成睾丸，并在胎盘产生的绒毛膜促性腺激素(HCG)的刺激下，睾丸间质细胞(Leydig’s细胞)产生睾酮，妊娠4个月后胎儿下丘脑分泌促性腺激素释放激素(gonadotropin-nelasing hormone，GRH)，刺激垂体前叶产生黄体激素(LH)及尿促性素(FSH)，在HCG，LH及FSH共同作用下，睾丸不断产生睾酮，睾酮又在5-α还原酶的作用下转化成DHT刺激阴茎逐渐增长，小阴茎多因胚胎14周后激素缺乏所致。
