Penis se gradi od tri paralelna stuba erektilnog tkiva, ali ta tri stuba nemaju istu ulogu: dva nose ukrućenost, treći štiti prohodnost mokraćne cijevi čak i pri punoj erekciji.

Građa. Uparena corpora cavernosa leže jedno uz drugo duž gornje strane tijela penisa; u žlijebu ispod njih leži neparno corpus spongiosum, koje nosi uretru kroz cijelu svoju dužinu. Na korijenu se cavernozna tijela razdvajaju u dva kraka (crura), čvrsto usidrena za ishiopubične rame, dok se spongiozno tijelo tu širi u bulbus, pričvršćen za perinealnu membranu. Na vrhu, spongiozno tijelo se ponovo širi i oblikuje glans, čija zaobljena baza (corona) ga odvaja od tijela penisa. Kožu glansa prekriva prepucijum, dvostruka pokretna kožna nabora vezana za donju stranu glansa ispod korone, kod frenuluma.

Tunica albuginea - dvije različite čahure. Svako cavernozno tijelo je obavijeno gustom, elastično-vezivnom čahurom čija spoljašnja uzdužna i unutrašnja kružna vlakna grade talasastu mrežu koja se u erekciji zategne. Corpus spongiosum ima manje erektilnog tkiva i tanju tunica albugineu; sam glans nema tunica albugineu uopšte. Fibrozna pregrada u sredini, nastavak dubljih vlakana tunica albuginee, dijeli dva cavernozna tijela: potpuna i debela pri korijenu, ali nepotpuna prema vrhu, tako da krv može prelaziti između dva tijela.

Fascije i ligamenti. Koža tijela penisa je tanka, elastična, bez dlaka i masti, slobodno pokretna zahvaljujući labavoj vezi između površinske i duboke fascije (Bakove fascije); koža glansa je, nasuprot tome, nepomična jer je direktno srasla za tunica albugineu. Suspenzorni i fundiformni ligament, građeni prvenstveno od elastičnih vlakana koja se nastavljaju u duboku fasciju, sidre penis za pubičnu simfizu.

Krvni sudovi - tri venska sistema. Sve grane potiču od unutrašnje pudendalne arterije: arterija bulbusa, dorzalna arterija (ide uz duboku dorzalnu venu i dorzalni nerv) i duboka arterija, koja prodire kroz tunica albugineu i daje spiralne, "helicinske" arterije koje se direktno otvaraju u kavernozne prostore. Venska drenaža ide kroz tri odvojena sistema: površinski (u samoj površinskoj fasciji, drenira kožu, u veliku vensku saphenu); srednji (cirkumfleksne i duboka dorzalna vena, ispod duboke fascije, drenira glans, spongiozno tijelo i distalne dvije trećine penisa, uliva se u prostatični splet); i duboki (kruralne i kavernozne vene, drenira sama cavernozna tijela nezavisno od dorzalne vene).

Inervacija. Bogatu senzornu inervaciju glansa nosi dorzalni nerv penisa, grana pudendalnog nerva. Simpatička i parasimpatička vlakna cavernoznih tijela dolaze preko kavernoznih nerava iz donjeg hipogastričnog spleta, koji prolaze duž zadnjebočne strane prostate.

Bulbouretralne žlijezde (Kauperove), veličine graška, leže uz membranozni dio uretre i svojim izvodnim kanalima ulaze u bulbus, gdje se otvaraju u spongiozni dio uretre; njihov sekret, koji čini 5-10% zapremine ejakulata, luči se prije ejakulacije i podmazuje uretru. Kod žena im je homolog velika vestibularna (Bartolinova) žlijezda.

Erekcija je venookluzivni mehanizam. Seksualna stimulacija oslobađa azot-oksid, koji opušta glatku muskulaturu kavernoznih tijela; helicinske arterije se šire i naglo pune kavernozne prostore krvlju. Otok koji nastaje pritiska emisarne vene koje prolaze kroz tunica albugineu i tako blokira venski odliv - to zatvaranje venskog izlaza, ne sama arterijska navala, pretvara nabreklost u punu erekciju.