ยังไม่มีการทดสอบโดยตรงที่จะวินิจฉัยภาวะหย่อนสมรรถภาพทางเพศ การทดสอบเลือดโดยทั่วไปจะทำเพื่อคัดออกบางโรคเช่น โรคต่อมบ่งเพศบกพร่อง (อังกฤษ: hypogonadism) และโรคเนื้องอกในต่อมปิตุอิตารี(ต่อมใต้สมอง) (อังกฤษ: prolactinoma) นอกจากนี้ภาวะหย่อนสมรรถภาพทางเพศยังเกี่ยวข้องกับสุขภาพร่างกายโดยทั่วไปที่ไม่ดี พฤติกรรมการบริโภคอาหารที่ไม่ดี โรคอ้วนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งมากที่สุดคือโรคหัวใจและหลอดเลือดเช่นโรคหลอดเลือดหัวใจและโรคหลอดเลือดส่วนปลาย

วิธีที่มีประโยชน์และง่ายต่อการแยกแยะความแตกต่างระหว่างภาวะหย่อนสมรรถภาพทางเพศทางสรีรวิทยาและทางจิตวิทยาคือการตรวจสอบว่าผู้ป่วย"เคย"มีการแข็งตัวหรือไม่ ถ้า"ไม่เคย" ปัญหาน่าจะเป็นทางสรีรวิทยา แต่ถ้า"บางครั้ง" (แต่ไม่ค่อยได้) มันอาจจะเป็นทางสรีรวิทยาหรือทางจิตใจ คู่มือการวินิจฉัยและสถิติปัจจุบันของโรคทางจิต (อังกฤษ: Diagnostic and Statistical Manual of mental diseases (DSM-IV)) ได้รวบรวมรายการสำหรับภาวะหย่อนสมรรถภาพทางเพศเอาไว้

อัลตราซาวนด์แบบดูเพล็กซ์อัลตราซาวนด์แบบดูเพล็กซ์จะถูกนำมาใช้ในการประเมินการไหลเวียนของเลือด การรั่วของเส้นเลือดดำ สัญญาณของโรคท่อเลือดแดงและโรคหลอดเลือดแดงแข็ง และแผลเป็นหรือการกลายเป็นหินปูนของเนื้อเยื่ออวัยวะเพศ การฉีด prostaglandin (ตัวกระตุ้นคล้ายฮอร์โมนที่ผลิตในร่างกาย) เพื่อให้อวัยวะเพศแข็งตัวจากนั้นก็ทำอัลตราซาวนด์เพื่อดูการขยายตัวของหลอดเลือดและวัดความดันโลหิตของอวัยวะเพศชายการทำงานเส้นประสาทอวัยวะเพศชายการทดสอบแบบ bulbocavernosus reflex จะใช้ในการตรวจสอบว่ามีความรู้สึกของประสาทในอวัยวะเพศชายเพียงพอหรือไม่ แพทย์จะบีบหัว อวัยวะเพศชายซึ่งจะทำให้ทวารหนั​​กหดตัวโดยทันทีถ้าเส้นประสาททำงานเป็นปกติ แพทย์จะวัดระยะเวลาระหว่างการบีบและการหดตัวโดยการสังเกตกล้ามเนื้อหูรูดทวารหนั​​กหรือจากการรู้สึกมันด้วยนิ้วที่สวมถุงมือที่สอดใส่เข้าไปทางทวารหนั​​กการแข็งตัวของอวัยวะเพศชายในเวลากลางคืน (อังกฤษ: Nocturnal penile tumescence (NPT))เป็นเรื่องปกติสำหรับผู้ชายที่จะมีการแข็งตัว 5-6 ครั้งระหว่างการนอนหลับโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างช่วงการนอนหลับที่เรียกว่าการเคลื่อนไหวตาอย่างรวดเร็ว (อังกฤษ: rapid eye movement (REM)) กรณีที่ไม่มีการแข็งตัวเลยอาจบ่งบอกถึงปัญหาเกี่ยวกับการทำงานของเส้นประสาทหรือปัญหาของปริมาณเลือดที่ส่งไปในอวัยวะเพศชาย มีสองวิธีในการวัดการเปลี่ยนแปลงของความแข็งและเส้นรอบวงของอวัยวะเพศชายระหว่างการแข็งตัวในเวลากลางคืน ได้แก่การวัดแบบ snap gauge และ strain gauge อย่างไรก็ตาม มีผู้ชายจำนวนไม่น้อยที่ไม่มีความผิดปกติท​​างเพศ แต่ก็ไม่มีการแข็งตัวในเวลากลางคืนอย่างเป็นประจำการทำ biothesiometry กับอวัยวะเพศชายการทดสอบนี้จะใช้การสั่นสะเทือนแม่เหล็กไฟฟ้าในการประเมินความไวและการทำงานของเส้นประสาทในห้วและลำตัวของอวัยวะเพศชายDynamic infusion cavernosometry (DICC)เป็นเทคนิคที่ใช้ของเหลวสูบเข้าไปในอวัยวะเพศชายในอัตราและความดันหนึ่งแล้วทำการวัดความดันใน corpus cavernosum ระหว่างการแข็งตัวCorpus cavernosometryการวัดความดันหลอดเลือดแบบ Cavernosography ใน corpus cavernosum น้ำเกลือจะถูกฉีดเข้าไปใน corpus cavernosum ด้วยเข็มผีเสื้อและวัดอัตราการไหลที่จำเป็นสำหรับการรักษาความแข็งตัวของอวัยวะเพศ โดยดูระดับของการรั่วไหลของหลอดเลือดดำ การรั่วไหลของเส้นเลือดสามารถมองเห็นได้โดยการผสมน้ำเกลือกับสารทึบแสง x ray เพื่อให้ได้ภาพ cavernosogram[19] ในการสร้างภาพแบบดิจิตอลที่เรียกว่า Digital Subtraction Angiography (DSA) ภาพที่ได้จากวิธีการข้างต้นต้องอยู่ในรูปดิจิตอลMagnetic resonance angiography (MRA)วิธีการนี้จะคล้ายกับการสร้างภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก MRA จะใช้สนามแม่เหล็กและคลื่นวิทยุเพื่อสร้างภาพรายละเอียดของหลอดเลือด แพทย์อาจฉีด "สารเพิ่มความชัด" เข้าสู่กระแสเลือดของผู้ป่วยเพื่อให้เนื้อเยื่อหลอดเลือดโดดเด่นออกมาจากเนื้อเยื่ออื่น ๆ สารเพิ่มความชัดจะให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับปริมาณเลือดและความผิดปกติของหลอดเลือด