在胚胎分化发育过程中，受到环境或遗传因素的影响，导致阴茎的分化发育异常。泄殖腔膜纵行重复，其头侧中胚层增多形成两个生殖结节，各发育成一个阴茎。如果生殖结节延长形成阴茎时，发生融合缺陷，可形成分支阴茎。如果缺陷发生在幼胚的后侧和尾侧，除有完全性重复阴茎外，常伴有膀胱重复，阴囊分裂，肛门闭锁等畸形。