阴茎勃起才能插入阴道，完成性交功能。阴茎勃起和疲软是由神经内分泌调节阴茎血液动力学变化的复杂过程。

螺旋动脉分布副交感神经，其末梢释放介质引起动脉及海绵体窦扩张。这些副交感神经前纤维来自髓骶段，并由盆神经传出，因而盆神经又称勃起神经，脊髓骶段节前神经元称为勃起中枢。此外，阴茎勃起还受周围神经和中枢神经系统的调节。阴茎皮肤，阴茎头，尿道及海绵体内的感受器发出神经纤维组成阴茎背神经束，而后汇成阴部神经，经S2~4神经的背根到脊髓，将阴茎痛、温、触觉传导至下丘脑和皮层，称为阴茎感觉神经通路，始动及维持反射性阴茎勃起。高龄及糖尿病患者由于阴茎背神经受损可导致【勃起功能障碍】，阴茎的运动神经支配来源于S2~4前角的Onuf核，由骶神经行至阴部神经，支配球海绵体肌、坐骨海绵体肌及其他会阴骨骼肌，这些肌肉的收缩对射精有重要作用。