Ztopoření penisu (erekce) je výsledkem poměrně složitého procesu, na kterém se podílí nervový, cévní a hormonální systém. Při sexuálním vzrušení muže (dotykem, zrakovým podnětem, myšlenkou, vůní, zvukem nebo jakoukoli jejich kombinací) jsou podněty zpracovány v mozku a v míše. Nervy vysílají vzruchy do cévního řečiště a nejprve dochází k ochabnutí hladké svaloviny tepen, přivádějících krev do penisu. Ty pak dodají v krátkém čase velký objem krve do topořivých těles, které se tak naplňují a zvětšují. Současně se zúží průsvit žil, a tedy výrazně sníží odtok krve z penisu. Tak dochází k erekci – ztopoření penisu. Erekce se pak udržuje až do výronu semene (ejakulace) nebo po dobu sexuální stimulace. Poté dojde k obrácení tohoto procesu – tlak v penisu se sníží, krev odteče, penis ochabuje a vrací se do klidové fáze. Během pohlavního vzrušení se zrychluje srdeční puls a krevní tlak, prohlubuje se dýchání a tvrdnou a vztyčují se prsní bradavky. Dosáhne-li sexuální vzrušení určitého stupně, dochází nervovými podněty ke stahům chámovodu a spermie z nadvarlete se spolu se sekretem prostaty a semenných váčků dostávají do močové trubice (emise). Při následné ejakulaci svaly hráze vypudí rytmickými kontrakcemi semeno z močové trubice.