El pene tiene dos cámaras cilíndricas que corren todo a lo largo del mismo que se llaman cuerpos cavernosos y que están formados por un tejido esponjoso que contiene músculo y unos espacios amplios por los que circula la sangre. Los cuerpos cavernosos están rodeados por una membrana rígida llamada túnica albugínea. Entre los dos cuerpos cavernosos se encuentra otro cilindro por el interior del cual pasa la uretra y que se llama cuerpo esponjoso. La erección comienza con la estimulación sensitiva o mental.

Los estímulos desde los nervios localizados en el pene o desde el cerebro producen la relajación de los músculos que se encuentran en el cuerpo cavernoso. Esta relajación permite que la sangre entre en los cuerpos cavernosos y llene los espacios. La sangre produce presión en los cuerpos cavernosos, haciendo que estos se dilaten y se pongan rígidos. Cuando los músculos del cuerpo cavernosos se contraen, se detiene la entrada de sangre y el pene se pone blando. La falla en cualquiera de los pasos mencionados previamente producirá impotencia.