Erectia peniana este initiata de stimuli neuropsihologici care produc in final vasodilatatia spatiilor si a arterelor sinusoide in interiorul celor doi corpi cavernosi. Erectia este precedata in mod normal de dorinta sexuala (libidou), care este reglata partial de factori psihologici androgen-dependenti.

Impulsurile nervoase se proiecteaza spre penis prin nervii cavernosi, care au traiectul de-a lungul fetei postero-laterale a prostatei. Dupa ce trec de uretra, unde fibrele intra in corpul spongios, acestea ajung in corpii cavernosi pe traiectul arterelor si venelor ce iriga acesti corpi. Daca in urma unui traumatism pelvin sau interventii chirurgicale apare intreruperea acestor nervi poate rezulta impotenta erectila.

Diversi stimuli vizuali, auditivi, olfactivi si imaginativi sunt analizati de catre creier ( hipotalamus ), care actioneaza ca un centru de integrare, provocand raspunsul erectil.

Toate aceste procese ce se desfasoara la nivelul creierului, actioneaza asupra sistemului vascular, care transforma penisul intr-un organ erect. Erectia incepe cand relaxarea muschilor netezi antreneaza dilatarea arterelor, provocand o crestere rapida a fluxului sangvin local. Dilatatia arteriala comprima venele ducand la ocluzie venoasa. Cresterea presiunii la nivelul corpilor cavernosi duce la rigiditate.

Emisia seminala si ejacularea se afla sub controlul sistemului nervos. Emisia rezulta prin contractia epididimului, veziculelor seminale si prostatei care fac ca lichidul seminal sa intre in uretra. Inchiderea concomitenta a colului vezicii urinare previne refluxul spermei in vezica ( Ejaculare anterograda ).

Orgasmul este un fenomen psihosenzorial, in care contractiile ritmice ale muschilor pelvini sunt percepute ca placute. Acesta se poate produce chiar fara ejaculare sau in prezenta ejacularii retrograde.

Revenirea penisului in stare flasca are loc prin contractia musculaturii netede care scade fluxul de sange in penis si sustine golirea tesutului erectil. Dupa orgasm exista o perioada refractara care variaza ca durata in functie de varsta, conditia fizica si factori psihici in timpul careia erectia si ejacularea sunt inhibate.