Unter bestimmten Umständen geht die Freisetzung von Stickstoffmonoxid der Entspannung der Muskeln in den Schwellkörpern und dem Corpus spongiosum voraus, in einem Prozess, der der weiblichen Erregung ähnelt. Das Schwellkörpergewebe füllt sich mit Blut, das aus den Arterien in der Länge des Penis kommt. Ein wenig Blut tritt in den Schwellkörper ein; der Rest füllt die Schwellkörper, die sich ausdehnen, um 90 % des Blutes zu fassen, das an einer Erektion beteiligt ist, und sowohl in der Länge als auch im Durchmesser zunehmen. Die Funktion des Schwellkörpers ist es, die Kompression der Harnröhre während der Erektion zu verhindern.
Blut kann die Schwellkörper nur durch ein Drainagesystem von Venen um die Außenwand des Schwellkörpers verlassen. Das sich ausdehnende Schwellkörpergewebe drückt gegen ein umgebendes dichtes Gewebe (Tunica albuginea), das diese Venen verengt und so den Blutabfluss verhindert. Der Penis wird dadurch steif. Die Glans penis, die erweiterte Kappe des Corpus spongiosum, bleibt während der Erektion geschmeidiger, weil ihre Tunica albuginea viel dünner ist als anderswo im Penis.