陰茎には、陰茎海綿体、尿道海綿体、それに続く亀頭がある。このうち、勃起に関係するのは陰茎海綿体であり、これは左右に二本ある。この海綿体は、陰茎の先端部から根元まで伸びている。
陰茎の血管には二つの流れがある。
非勃起時は、DA→CA→PV→EVの流れが優勢である。毛細血管を通るので、血流量はそれほど多くはないと考えられる。
勃起時は、海綿体洞(CS)の平滑筋が弛緩し、これによって海綿体洞の血流が増加し、その圧力で後海綿体静脈(PV)の流れが阻害される。このため、DA→HA→CS→PV→EVの血流が優位となり、もって勃起が持続されるものと考えられている。
日本人の場合、元ソース不明のある情報によると、次のようだとされている。
成人日本人の陰茎の長さは、勃起時で13cm前後と言われている。
なお、膣の長さ(膣口から子宮口までの距離)が概ね7cm〜8cmということで、勃起時で7cm程度以下の場合を医学的に短小(マイクロペニス)と呼ぶ。
2005(平成17)年4月11日に発表されたPenis Size Around The World
なるランキングによると、勃起時の平均的なペニス長は、次のとおりだとされている(長い順、同じ場合は50音順)。
日本ではよく、アメリカ人のペニスは大きなものと考えられているが、実際にはそうでもないらしい。