In alcune circostanze, il rilascio di ossido nitrico precede il rilassamento dei muscoli dei corpi cavernosi e del corpo spongioso, in un processo simile all’eccitazione femminile. Il tessuto spugnoso si riempie di sangue, proveniente dalle arterie lungo il pene. Un po’ di sangue entra nei corpi spongiosi; il resto ingorga i corpi cavernosi, che si espandono fino a contenere il 90% del sangue coinvolto in un’erezione, aumentando sia in lunghezza che in diametro. La funzione dei corpi spongiosi è di prevenire la compressione dell’uretra durante l’erezione.
Il sangue può lasciare il tessuto erettile solo attraverso un sistema di drenaggio di vene intorno alla parete esterna dei corpi cavernosi. Il tessuto spugnoso in espansione preme contro un tessuto denso circostante (tunica albuginea) che costringe queste vene, impedendo al sangue di uscire. Di conseguenza, il pene diventa rigido. Il glande del pene, il cappuccio espanso dei corpi spongiosi, rimane più malleabile durante l’erezione perché la sua tunica albuginea è molto più sottile che altrove nel pene.