Pendant l'érection, les veines qui normalement draineraient le sang hors du pénis sont comprimées, ce qui maintient le sang à l'intérieur des corps caverneux et maintient ainsi la rigidité du pénis. Une fois que la stimulation sexuelle diminue ou que l'excitation sexuelle se dissipe, les signaux nerveux inverses sont transmis, entraînant la contraction des artères et le retour du flux sanguin vers un état de repos, ce qui permet au pénis de reprendre sa flaccidité. 

Les érections peuvent également se produire involontairement, par exemple pendant le sommeil ou en dehors de toute stimulation sexuelle. Ces érections involontaires sont souvent associées à des phases de sommeil REM (Rapid Eye Movement).