Stosunek seksualny jest możliwy do odbycia wyłącznie wtedy, gdy penis znajduje się w stanie wzwodu. Nie jest fizycznie możliwe, aby penis w zwisie mógł wejść do kobiecej pochwy. Bez odpowiednich bodźców zewnętrznych penis jest utrzymywany w stanie wiotkości, ponieważ ośrodek erekcji ogranicza w dużym stopniu dopływ krwi do penisa. Na skutek działania bodźców zewnętrznych, stanowionych przez czynniki wywołujące podniecenie seksualne, penis przechodzi ze stanu spoczynku w wzwód.

Przeciętnie męski penis podczas stosunku jest znacznie większy niż w stanie spoczynku. Zazwyczaj powiększa się aż o 60 % w porównaniu z wielkością penisa w stanie wiotkości.

Erekcja penisa jest koordynowana przez mózg i rdzeń kręgowy, czyli ośrodkowy układ nerwowy. Stopniowe twardnienie i unoszenie się penisa zachodzi jeszcze przed stosunkiem właściwym. Podniecenie sprawia, że ośrodek erekcji, ulokowany w rdzeniu kręgowym (dokładniej w części lędźwiowej kręgosłupa), otwiera tętnice w penisie. Dzięki temu do ciał jamistych penisa może napłynąć krew, która zwiększa objętość tkanek. Pod wpływem rozszerzenia się tkanek w penisie żyły zaczynają być uciskane, przez co krew jest zatrzymywana w członku i nie następuje jej odpływ. Krew wpływająca do tkanek rozpycha ich ścianki i wywołuje powiększenie ich rozmiarów, a tym samym również powiększenie długości oraz objętości penisa.

Usztywniony i podniesiony członek jest gotowy do odbycia stosunku seksualnego. Penisa podczas stosunku powinien cały czas znajdować się w stanie erekcji. Erekcja podczas prawidłowego jej przebiegu powoli ustępuje dopiero po wytrysku (ejakulacji).

Szybkie ruchy kopulacyjne powodują, że przywspółczulny układ nerwowy uruchamia wędrówkę nasienia z jąder do nasieniowodów i cewki moczowej. Jest to zapowiedź wytrysku.

Gdy mężczyzna jest bliski orgazmu, wówczas mięśnie gładkie w okolicach intymnych kurczą się i rozkurczają. W ten sposób nasienie jest przenoszone do przodu wzdłuż nasieniowodów aż do cewki moczowej. Ejakulacja (wytrysk) jest to wyrzucenie spermy poza ustrój. Jest to możliwe za sprawą mięśnia opuszkowo-jamistego. W trakcie wytrysku miesień ten podlega skurczom, pojawiającym się regularnie co około 0,8 sekundy. Często towarzyszą im również skurcze mięśni brzucha. Podczas ejakulacji mężczyzna odczuwa orgazm, czyli moment najsilniejszego pobudzenia seksualnego, przejawiającego się pod postacią intensywnego odczuwania przyjemności fizycznej.

Po ejakulacji penis stopniowo znów przechodzi w stan spoczynkowy.