Der Penis besteht aus drei Schwellkörpern und der in der Mitte befindlichen Harnröhre zum Transport des Urins und des Ejakulates. Er ist von einer Haut umgeben, die vorne offen ist; das Vorhautbändchen (Frenulum) hält diese hinten am Penis.

Die zwei Schwellkörper an der Oberseite (Corpora cavernosa) sind für die Versteifung des Penis verantwortlich. Ein weiterer Schwellkörper verläuft an der Unterseite (Corpus spongiosum penis). Das die Schwellkörper umgebende, elastische Aussengewebe heisst tunica albuginea.
Bei sexueller Erregung füllen sich die Schwellkörper mit Blut, wodurch der Penis größer und hart wird, es kommt zur Erektion. Die Peniswurzel ist über Muskeln und Bändern mit dem Becken, genauer mit dem Schambeinast verwachsen und geht in den Penisschaft über und endet in der Eichel . Der sichtbare Penisschaft tritt dabei unter der Schambeinfuge vor.

Die Eichel ist von der Vorhaut bedeckt, die sich, je nach Länge, bei Erektion zurückzieht. Nach Erschlaffen des Penis rutsch die Vorhaut meist von selber wieder über die Eichel. Die Eichel ist von besonders vielen Nervenenden durchzogen und somit sehr empfindlich. Den empfindlichsten Teil bildet der äußere Rand der Eichel.

Die sensible Innervation des Penis erfolgt über den Nervus dorsalis penis, der auch als "Wolllustnerv" bezeichnet wird.