Diversos estudios científicos han llegado a la conclusión de que la enfermedad de Peyronie puede deberse a un proceso de cicatrización anómala (fibrosis) tras un traumatismo grave o a la repetición de microtraumatismos leves o moderados durante un largo periodo de tiempo. Dichos traumatismos podrían producirse durante una actividad deportiva o un accidente de tráfico (traumatismo grave), o durante la penetración o masturbación debido a movimientos bruscos (repetición de microtraumatismos).
La curvatura del pene se produce debido a la lesión de los cuerpos cavernosos, es decir, de las estructuras encargadas de la erección. La cicatrización anómala de una zona de los cuerpos cavernosos (generalmente en el dorso), produce una placa fibrosa palpable sobre la que se produce la incurvación y la deformidad.