Zu Beginn einer jeden Erektion steht die Stimulation. Durch Gerüche, Berührungen, Töne und Phantasien, werden die Nervenbahnen im Gehirn gereizt. Diese Reize gelangen über das Rückenmark in den Beckenbereich und in den Penis. Infolge der Nervenimpulse erweitern sich die Blutgefäße, wodurch ein verstärkter Bluteinstrom möglich wird. Das Blut staut sich in den Penisschwellkörpern und das männliche Glied versteift sich.
Ganz wesentlich für den Erektionsablauf ist der gesteigerte Blutzufluss und der gleichzeitig verminderte Abfluss. Ermöglicht wird das durch die Dehnungsfähigkeit der Arterien. Unter dem Einfluss von Stickstoffmonoxid, das aus L-Arginin gebildet wird, erschlaffen die glatten Muskelfasern rund um die Blutgefäße. Die Folge: Blut strömt in die Schwellkörper und der Penis versteift sich. Gleichzeitig werden die Venen im Glied zusammengedrückt, so dass kaum Blut abfließen kann.
Erst nach dem sexuellen Höhepunkt lässt die Erregung und der Innendruck im Schwellkörpergewebe nach. Schlagartig wird Stickstoffmonoxid abgebaut, wodurch die Arterien sich wieder verengen. Gleichzeitig können sich die komprimierten Venen erweitern und das Blut aus dem Penis abfließen lassen.
An diesem komplexen Vorgang sind auch viele Hormone, z.B. Testosteron, Serotonin und Dopamin, beteiligt. Sie beeinflussen den Erektionsablauf gleichermaßen, wie die Gefäßbotenstoffe und die Nervenimpulse, die ausgehend vom Gehirn die Muskelaktivität steuern.