Rozmiary oraz kształt penisa są zależne od indywidualnych cech anatomicznych mężczyzny. Penis znajduje się powyżej worka mosznowego, w którym znajdują się jądra. duża ilość fałdów skórnych moszny sprawia, że w jej obrębie dochodzi do regulacji temperatury jąder, co jest niezbędne dla prawidłowej produkcji plemników.

W budowie anatomicznej penisa można rozróżnić trzy zasadnicze części – nasadę członka, trzon członka oraz żołądź. Nasada to okolice podbrzuszne, gdzie penis jest przytwierdzony za pomocą więzadła, trzon to właściwa część penisa, natomiast żołądź to szczyt penisa, utworzony z ciała gąbczastego.

We wnętrzu penisa znajdują się trzy walcowate ciała, przypominające równolegle rozmieszczone cylindry. Jedno z nich, ciało gąbczaste (łac. corpus spongiosum) otacza cewkę moczową, tworzy żołądź i znajduje się na stronie brzusznej penisa. Natomiast na stronie grzbietowej prącia mieszczą się dwa ciała jamiste (łac. corpora cavernosa). Ciała jamiste przypominają nieco swoją strukturą gąbkę. Znajdują się tam komórki otoczone błoną włóknistą, która jest bardzo podatna na kurczenie się i rozkurczanie.

Ciała jamiste biegną do odnóg prącia, utwierdzonych do dolnych gałęzi kości łonowych. Ciała jamiste pokryte są w części mięśniem kulszowo-jamistym, a z przodu częściowo przykrywa je żołądź, czyli stożkowate zakończenie ciała gąbczastego, w którym mieści się ujście cewki moczowej.

Męski penis pełni funkcję nie tylko organu służącego do kopulacji, ale także do oddawania moczu – znajduje się w nim cewka moczowa, będąca ujściem układu moczowo-płciowego. Po oddaniu moczu kanalik cewki moczowej szczelnie się zamyka.

Penis nie posiada tkanki tłuszczowej, pokryty jest tylko skórą. W okolicy żołędzi znajduje się luźny fałd skóry, czyli napletek, który od strony brzusznej jest przytwierdzony wędzidełkiem do ciała gąbczastego. Zadaniem napletka jest ochrona żołędzi przed uszkodzeniami oraz wysychaniem. Pod napletkiem gromadzi się niekiedy substancja złożona z zaschniętej spermy, moczy oraz potu, co może prowadzić do brzydkiego zapachu.

Więzadełko przytwierdzające napletek do trzonu penisa jest miejscem bardzo unerwionym, a zatem podatnym na stymulację.

W penisie znajdują się: tętnica grzbietowa oraz tętnica głęboka oraz liczne żyły powierzchniowe. To właśnie z tętnicy grzbietowej podczas erekcji krem napływa do żyły grzbietowej prącia oraz do ciął jamistych, powodując powiększenie oraz usztywnienie penisa. Włókna ciał gąbczastych zaciskają się, przez co uniemożliwiają krwi odpłynięcie z penisa.