男性の生殖機能には、性的興奮、勃起、オルガスム、精液の射精などがあります。
陰茎の勃起は生理的要因と心理的要因の複雑な相互作用によって起こります。
射精時の収縮により、精液は尿道に押しやられ、その後陰茎から放出されます。
性的に興奮している間、陰茎は勃起して、性交時に挿入できるようになります。勃起は、神経、血管、ホルモン、心理面の各刺激が複雑に相互作用した結果起こります。性的刺激を受けると、脳から神経シグナルが送られ、脊髄を通って陰茎に伝えられます。勃起組織（陰茎海綿体と尿道海綿体―図「男性生殖器」を参照）に血液を供給する動脈が応答して広がります（拡張します）。動脈が広がると海綿体洞への血流量が劇的に増加します。同時に、正常時には陰茎から血液を送り出している静脈の周囲の筋肉が締まり、血液の流出速度が遅くなって、陰茎内の血圧が上昇します。このように血液の流入が増え流出が減ることによって陰茎が充血し、長さと太さが増して硬くなります。
オルガスムは性的興奮の頂点です。オルガスムの際には射精が通常起こり、これは亀頭の刺激や他の刺激によって脳と脊髄に信号が送られると生じます。まず神経が、精嚢、前立腺、精巣上体管、精管の周辺にある筋肉の収縮を刺激します。この収縮により精液が尿道に押し出されます。尿道周辺の筋肉が収縮すると、精液はさらに先へ送られて陰茎外に放出されます。その際、膀胱の頸部（基部）も収縮して、精液が膀胱内に逆流するのを防ぎます。
射精が起こると、すなわち刺激が止まると、陰茎の動脈は収縮し静脈は開いて、血液の流入は減少し、流出が増加して、陰茎は勃起がおさまり柔らかくなります（萎縮）。萎縮した後、次の勃起が可能になるまでには多少の時間が必要で（不応期）、一般に若い男性で約20分を要します。
