El penis és l’òrgan genital masculí extern que intervé en la copulació; en l’interior hi ha la darrera porció de la uretra masculina, que condueix a l’exterior l’orina o l’esperma. És localitzat a la part més baixa del tronc, per davant de l’escrot.
Al penis, s’hi diferencien tres porcions: l’arrel, la part del penis que es troba fixada al tronc; el cos, la part central de l’òrgan, de forma cilíndrica, i el gland, la part més extrema, de forma similar a una pera. En la part més pròxima al cos, el gland constitueix una prominència anomenada corona del gland, i a l’extrem hi ha una obertura, el meat uretral.
Tot el penis és cobert de pell, que en l’arrel continua per la de l’escrot i la del tronc. A l’extrem del gland, la pell es replega cap dins fins al límit entre el gland i el cos, on s’adhereix. Aquest replec de pell constitueix el prepuci, que es pot desplaçar lliurement sobre la superfície del gland i deixar-lo al descobert. Entre el prepuci i el gland hi ha una petita fenedura anomenada solc bàlano-prepucial, on es troben nombroses glàndules secretores que produeixen una secreció blanquinosa anomenada esmegma. La mobilitat del prepuci és limitada pel fre, una banda fibrosa que uneix l’extrem del prepuci amb el solc bàlano-prepucial. La superfície del gland que queda al descobert en retirar el prepuci és coberta per una mucosa constituïda per capes de cèl·lules sense la ceratina pròpia de la pell.
Per sota de la pell, el penis es compon fonamentalment de tres cilindres de teixit erèctil, és a dir, un teixit que es pot engruixir i augmentar la consistència en determinades circumstàncies, en aquest cas com a resposta a l’estimulació sexual. Aquests tres cilindres són els dos cossos cavernosos i el cos esponjós, anomenats en conjunt cossos erèctils. Els cossos cavernosos, simètrics i paral·lels, es troben a la cara dorsal del cos del penis, la part anterior de l’òrgan quan està relaxat. Cadascun d’ells és limitat per una capa de teixit fibrós resistent, anomenada túnica albugínia. Per sota d’aquesta capa hi ha nombrosos envans o trabècules constituïts per teixit fibrós i fibres musculars que es creuen entre si i formen un gran nombre de petites cavitats intercomunicades. Aquestes cavitats són cobertes per una fina capa de cèl·lules similar a la dels vasos sanguinis i poden contenir una quantitat de sang variable. Segons la quantitat de sang que contenen, varia la grandària i la consistència del teixit. El cos esponjós es troba en la cara ventral del penis, oposada a l’anterior; s’estén des de l’arrel del penis fins al gland, on es dilata i ocupa tot el diàmetre d’aquesta part de l’òrgan. A l’interior, travessant-lo en tota la llargada, hi ha la porció esponjosa de la uretra masculina. L’estructura és semblant a la dels cossos cavernosos, amb la diferència que la túnica albugínia i les trabècules són més fines i elàstiques, de manera que no arriba a créixer ni densificar-se com poden fer-ho els cossos cavernosos.
El penis és irrigat per una rica sèrie de vasos sanguinis que, a més d’aportar els elements necessaris per a la nutrició dels teixits, intervenen en el mecanisme de l’erecció. Els vasos sanguinis del penis circulen principalment per la cara dorsal de l’òrgan, per sobre dels cossos cavernosos. Paral·lelament a cada cos cavernós hi ha una artèria dorsal, i a l’interior de cada cos cavernós circula a més una artèria central. Aquests vasos sanguinis es ramifiquen repetidament i originen la formació de les artèries helicines, unes artèries fines que s’introdueixen en la profunditat del teixit erèctil i desemboquen a les seves cavitats, que es troben enrotllades en espiral quan el penis està en repòs. Cada una d’aquestes artèries té, a les parets, abundants fibres musculars, del grau de contracció de les quals depèn el diàmetre del vas, i per tant el flux de sang que aporta. La sang del teixit erèctil és recollida per venes fines que circulen per les trabècules. Aquestes venes conflueixen en venes de més diàmetre situades al dors del penis, a través de les quals la sang s’incorpora a la circulació general. El grau de drenatge venós varia, ja que quan les cavitats del teixit erèctil s’omplen, la mateixa sang comprimeix els envans per on circulen les venes i en dificulten el buidament mantenint l’erecció.
El penis té una innervació important, tant sensitiva com del sistema nerviós vegetatiu. Tota la superfície del penis té abundants terminacions nervioses sensorials, però la part del penis més sensible als estímuls tàctils és el gland. Les fibres nervioses sensitives es reuneixen en el nervi dorsal del penis, situat entre les artèries dorsals, que és una branca del nervi púdic. El penis rep també innervació del sistema nerviós vegetatiu a través dels nervis erectors, que són ramificacions dels nervis sacres. Els estímuls conduïts per aquestes fibres regulen la contracció de les fibres musculars de les trabècules del teixit erèctil i de les parets dels vasos sanguinis, i d’ells depèn, per tant, el grau de repleció del teixit erèctil.