Erekcia je zložitá súhra nervových a cievnych mechanizmov, ktoré spravidla začínajú v mozgu a súvisia so sexuálnou stimuláciou.
Pri sexuálnom vzrušení putujú signály z mozgu do nižších oblastí miechy a ďalej na perifériu, kde vyvolajú relaxáciu hladkej svaloviny stien artérií. V dôsledku toho sa zvýši prítok krvi do penisu a špongiovité tkanivo v kavernóznych telesách sa začne plniť krvou. Naplnené kavernózne telesá mechanicky stlačia žily odvádzajúce krv, čo má za následok zníženie odtoku krvi. Penis sa napĺňa krvou, predlžuje a tvrdne.
Erekcia končí po výrone semena (ejakulácii) alebo keď vymiznú signály, ktoré erekciu vyvolali. Prítok krvi a tlak kavernózneho telesa na žily odvádzajúce krv sa zníži. Krv z kavernózneho telesa odtečie a penis zmäkne.Pri sexuálnej stimulácii vysiela mozog signály, ktoré podporujú uvoľňovanie NO (oxidu dusnatého) v penise.