Penil ereksiyon nörovasküler ,psikolojik ve fizyolojik bir olay olup değişik nörotransmitterler ve vazoaktif ajanlardan gelen sayısız biyokimyasal ve fizyolojik sinyallerin birleşimi ile ortaya çıkan karmaşık bir olaydır. Yıllarca ereksiyon fizyolojisinin karanlıkta kalmasının sebepleri arasında insanlar üzerinde deneysel çalışmaların yapılamaması ve daha da önemlisi penis dokusu örneklerini elde etme zorluğu sayılabilir. Maymunlarda yapılan çalışmaların sonuçlarının insanlara uyarlanması zorluklarıda ayrıca düşünülmelidir. Ereksiyon erotizm ile beraberdir ve hayvanlar ile insanların erotik duygularının aynı olması beklenemez.
          Nihayet yıllar içerisinde özellikle tümör yada travma nedeni ile ampute edilmiş penis dokuları elde birikmeye başlayınca; tabii ki bilgi ve teknik birikimlerinde yardımı ile de, 1980 'li yılların başında ereksiyonun fizyolojisi ortaya konulabilmiştir. Bugün hala aydınlatılamamış noktalar varsa da ereksiyonun temel bilgilerinin hemen hemen yerine oturduğu söylenebilir.

EREKSİYONUN PARASEMPATİK AKTİVASYONLA OLUŞUR
          Flask penisde kavernozal ve penil arteriel düz adale yapısı kontrakte bir şekildedirler. Bu durumu sağlayan alfa adrenerjik sistem ve ondan salınan norepinefrindir. Norepinefrin adrenerjik sinir uçlarından salınarak µ-1 ve µ-2 reseptörlere bağlanır. Ayrıca korpus kavernozumun endotel hücreleri ve düz kas hücreleri tarafından sentezlenerek salınan endotelinler,angiotensin ,prostaglandin ve tromboksan gibi maddelerde kasılmanın devamlılığını sağlarlar. Adalenin kasılması sırasında hücre içi kalsiyum iyon konsantrasyonu hücre dışına göre yüksektir. Penisin flask halde kalmasını sağlayan sistem sempatik sistemdir.

c-GMP VE c-AMP YOLLARI EREKSİYON FİZYOLOJİSİNİN TEMEL TAŞLARIDIR
          Seksüel uyarıyı takiben hücre içi kalsiyum seviyesinin düşmesi ile kavernozal adale ve arterlerde genişleme oluşup kanın kavernoz cisimlere dolması ile ereksiyon oluşabilecektir. Tümüyle parasempatik sistem kontrolunda gelişen düz adalelerdeki gevşeme hücre içi kalsiyumun düşmesi için iki mekanizma aktive olurlar. Birinci mekanizma Siklik Guanozin Monofosfat (c-GMP) üzerinden çalışır. Nonadrenerjik nonkolinerjik sinirlerin aktive olmaları sonucu L-Arginin'den nitrik oksit sentetaz enzim yardımı ile nitrik oksit (NO) yapılır ve salınır. NO direkt olarak kavernoz cisimdeki düz adale hücresinin içine diffüze olur ve Guanilat Siklaz enzimini aktive eder. Bu enzim hücre içinde bulunan Guanozin Trifosfatın (GTP) c-GMP ye dönüşmesini , kalsiyum kanallarının kapanmasını ve böylece hücre içindeki kalsiyumun dışarıya göre düşük seviyede kalmasını sağlar.
          Ereksiyonun oluşmasındaki ikinci mekanizma ise reseptörler üzerinden çalışan Siklik Adenozin Monofosfat ( c-AMP ) yoludur. Bu yolun, Vazoaktif İntestinal Polipeptid ( VIP ) , Prostaglandin E 1 ve E2 , Kalsitonin Gen İlgili Peptid ( CGRP ) , epinefrin ve norepinefrin gibi bilinen ve bilinmeyen pek çok transmitter maddeleri vardır. Bu maddeler hücre içindeki reseptörleri uyararak Adenilat Siklaz enziminin aktive olmasını böylece de Adenozin Trifosfat (ATP) dan c-AMP oluşmasını sağlarlar. C-AMP tıpkı c-GMP gibi kalsiyum iyonunun hücre içinde düşük düzeyde kalmasını sağlayarak kavernoz cisim ve arterin gevşemesine sebep olur.
          c-GMP ve c-AMP yolları birlikte hareket ederek hücreyi hiperpolarize hale getirirler. Hiperpolarizasyon protein kinaz enziminin siklik nükleotidler tarafından aktive olması ve potasyum kanallarının açılması ile olur. Hiperpolarize olan hücrede bu kez kalsiyum kanalları kapanır ve hücre içine kalsiyumun girişinin durur. Böylece hücre içi kalsiyum seviyesi düşerken gevşeme başlar.
          Bu kısaca anlatılan iki mekanizma sayesinde kavernoz adale gevşer , arter çapı artar. Gevşeme ile ortaya çıkan negatif basınç ve artan kan akımı sayesinde kavernoz cisim büyümeye ve sertleşmeye başlar. Bu iki ayrı olayın birlikte ve sinerjik olarak etki ettikleri düşünülmektedir.

DETUMESANS (EREKSİYONUN GERİYE DÖNÜŞÜ) İÇİN FOSFODİESTERAZ ENZİM SİSTEMİ GEREKLİDİR.
          Kavernoz cisimlere dolmuş ve sıkışmış olan arteriel kan venöz sisteme geri dönebilmesi ve penisin flask haline tekrar kavuşması için bir dizi biyolojik olay gelişir. Önce kavernoz yapı içerisindeki "fosfodiesteraz 5" adlı enzim c-GMP ve muhtemelen de "fosfodiesteraz 2,3,4" adlı enzimler de c-AMP yi sırası ile GMP ve AMP ye yıkarlar. Hiperpolarize durumdaki hücreler bu sefer depolarize olurlar, kalsiyum kanalları açılır , hücre içine kalsiyum girerken adale flamanları birbirleriyle etkileşerek kasılmaya başlarlar. Kan sıkışık durumdaki venlere pompalanır sonrada kavernoz cisim içindeki kan miktarı azaldıkça peri ferde sıkışmış olan venler üzerindeki basınç azalır ve normal bir venöz dönüş başlamış olur.