Ерекцията е рефлексно съдово явление, което се дължи на парасимпатикови импулси. Неговото биологично значение е да създаде възможност за имисио на половия член във влагалището на жената. Ерекцията се получава психогенно много преди секса и се дължи на интензивната вазоконгестия, която настъпва в продължение на няколко минути. В резултат се променя както дължината, така и дебелината на половия член, който се уголемява и втвърдява.

Механизмът на ерекцията не е напълно ясен.Смята се, че главният фактор за нейното настъпване е отпускането на на тонуса на артериалната стена поради вазодилатативния ефект на парасимпатикуса и настъпването на активна хиперемия в съдовете на пенисаи кавернозните тела. Настаналата възбуда в половите центрове на хипоталамуса илимбичната система се предава по гръбначния мозък до половия член, където се отделя азотен окис.Той предизвиква релаксация на гладката мускулатура. В артериите на пениса се намират особени уплътнения, т.нар. възглавнички на Ебнер. Те се отпускат и отварят път за обилно нахлуване на кръвв кавернозните тела. По всичко изглежда тук играят роля редица медиатори (например - фосфодиореза-5), инхибицията на които води до разширяване на кръвоносните съдове на половия член. Така, за да се осъществи ерекция е необходим сексуален стимул, който да повиши количеството на азотен окис, като ерекцията се засилва поради много забавеното му разграждане.

Допуска се, че заедно с активната хиперемия за осъществяването на ерекцията допринася и пасивната хиперемия, която настъпва поради опъване на мускулите на тазовото дъно, а може би и от препълнения пикочен мехур. С последното някои обясняват и сутрешната ерекция, но нейният механизъм вероятно е много по-сложен и е свързан с промените на вегетативния тонус по време на сън.

Паралелно с промените в кавернозните тела на пениса настъпват у аналогични явления и в кавернозните тела на уретрата и главичката на пениса. Уретралното кавернозно тяло обаче е много по-малко, поради което неговата ерекция е по-слаба, така че не затваря уретралния канал и не пречи на еякулацията. Главичката на члена набъбва, но все пак остава мека и подовно на възглавничка покрива и предпазва по време на коитус половия орган на мъжа, а и на жената от травми.

Стабилността на ерекцията по време на копулативния цикъл е променлива. Отклоняването на вниманието от несексулани дразнители може бързо и рязко да намали ерекцията, а продължаването на еротичното стимулиране отново да я възстанови.