En l’home, la primera i principal modificació orgànica produïda per un estímul sexual efectiu, i que correspon a la fase d’excitació, consisteix en un augment de l’aportació sanguínia a la zona genital, la qual cosa determina una erecció del penis. L’erecció és un reflex neurovascular determinat i controlat pel sistema nerviós vegetatiu o autònom, per la qual cosa es desenvolupa de manera totalment involuntària. Així, sota la influència del sistema neurovegetatiu, les artèries que porten sang al penis es dilaten, i permeten la repleció de les estructures erèctils que hi ha a l’interior: els cossos cavernosos i el cos esponjós, les trabècules dels quals contenen nombroses i diminutes fibres musculars, es relaxen per a permetre l’entrada del flux sanguini. Al mateix temps que els cossos erèctils s’omplen de sang, les venes encarregades de drenar el flux sanguini de la zona són comprimides, per la qual cosa disminueix l’evacuació sanguínia. D’aquesta manera, progressivament i a causa de l’estancament de sang en el teixit erèctil, especialment en els cossos cavernosos, augmenta la grandària i la consistència del penis, que s’allarga, es torna més gruixut i s’endureix fins que al cap de poc temps, de vegades en pocs segons, assoleix una erecció total.
Al mateix temps, la pell de l’escrot també canvia d’aspecte. En primer lloc, la pell escrotal s’estova i s’arruga a causa de la congestió vascular i després es posa llisa i tibant per l’engruiximent dels teixits interns que envolten els testicles.
Alhora, els testicles que es troben a l’interior de l’escrot pugen cap al perineu, a causa d’un escurçament dels cordons espermàtics, que són tibats per la musculatura de la zona. En alguns homes, la fase d’excitació s’acompanya d’una erecció dels mugrons, però aquest fenomen és, en termes generals, molt inconstant i per això molts individus no el presenten.
Cal remarcar que durant aquesta fase, que és regulada per la branca parasimpàtica del sistema neurovegetatiu que impera en condicions basals, la resposta sexual pot ésser modificada per estímuls molt diversos. Així, davant d’un soroll estrany, una sensació particular, un simple canvi de posició o qualsevol pensament negatiu, es pot activar la branca neurovegetativa simpàtica, la qual cosa provoca modificacions en el procés de l’erecció. Per això, no és estrany que l’erecció, en aquesta fase, presenti oscil·lacions o que fins i tot disminueixi, encara que la tensió sexual es mantingui constant o fins i tot augmenti.
Un cop assolit un determinat punt del cicle, la situació s’estabilitza i s’ateny la fase estacionària; així, l’erecció es manté més o menys constant mentre que, si l’estimulació continua, la tensió sexual augmenta. En realitat, en aquesta fase es produeixen modificacions orgàniques generalitzades que tendeixen a incrementar l’activitat corporal: augmenta la freqüència cardíaca i respiratòria, la pressió arterial i el to muscular, mentre que, en alguns homes, es produeix un enrogiment cutani de certes zones, especialment en el pit i la cara.
A nivell genital, es verifica un augment del diàmetre del gland del penis que, com a conseqüència de la congestió vascular, incrementa la seva coloració. També es produeix un augment de la grandària dels testicles, que gairebé pot duplicar-se en relació a l’estat de base. Així mateix, els testicles es continuen elevant alhora que van rotant, de manera que les superfícies posteriors resten en contacte directe amb el perineu. Aquest estat, és, doncs, l’idoni per a efectuar el coit. Precisament, i a fi de facilitar una eventual penetració, cap al final de la fase estacionaria, les glàndules de Cowper, situades al costat de la pròstata, emeten cap a la uretra una petita quantitat de líquid que tindrà una funció lubricant si és dipositat en la vagina; cal destacar que en aquestes secrecions hi poden haver espermatozoides vius amb capacitat fecundant.
Quan la tensió sexual arriba a un determinat nivell, es desencadena la tercera etapa de la resposta sexual, la fase d’orgasme. En aquest moment s’assoleix una intensa sensació de plaer ensems que es produeix l’ejaculació, és a dir, l’expulsió de semen per la uretra, procés que en realitat es desenvolupa en dues fases. En primer lloc, un cop traspassat el llindar del nivell orgàsmic i sota el control de la branca simpàtica del sistema neurovegetatiu, es produeixen de manera reflexa una sèrie de contraccions de les glàndules sexuals accessòries —testicles, epidídims, conductes deferents, pròstata, vesícules seminals—, per mitjà de les quals el líquid seminal cau a l’interior de la part posterior de la uretra, el conducte que travessa longitudinalment el penis. Moments després, en una segona fase, els músculs de les parets uretrals, els bulbouretrals i els isquiocavernosos, i també l’esfínter rectal, es contrauen de manera brusca i rítmica, aproximadament cada 7 o 8 dècimes de segon, de manera que el semen dipositat en la llum de la uretra és projectat cap a l’exterior, ja que l’esfínter intern de la bufeta urinària es manté fermament tancat i n’impedeix la progressió en una altra direcció. A més, en la pròstata, en els músculs perineals i en la punta del penis, també es produeixen contraccions espasmòdiques que col·laboren en l’expulsió del semen. Cal destacar que entre el moment en què comença tot el procés de l’ejaculació i l’instant en què es verifica la sortida de semen a l’exterior hi ha un curt període de temps, durant el qual s’experimenta una sensació d’inevitabilitat ejaculatòria produïda per la culminació del mecanisme que es desenvolupa de manera involuntària.
A part d’allò que s’esdevé específicament en l’àrea genital i sensorial, moltes altres modificacions orgàniques tenen lloc durant la fase d’orgasme. Així, per exemple, es produeix una notòria intensificació de l’activitat cardiorespiratòria i un increment de la pressió arterial, així com un augment de l’activitat muscular generalitzada.
Després de l’orgasme es produeix la fase de resolució, durant la qual disminueix progressivament l’activitat corporal tan incrementada. Així, doncs, al mateix temps que l’activitat cardiorespiratòria i la pressió arterial es normalitzen es produeixen diversos canvis a nivell genital. Immediatament després de l’ejaculació, el penis sofreix una pèrdua de l’erecció que, esquemàticament, es desenvolupa en dues etapes. En primer lloc, i ràpidament, es perd gairebé la meitat de l’erecció, ja que les contraccions musculars produïdes durant l’ejaculació bomben gran part de la sang estancada en la zona cap a la circulació general, amb la qual cosa es redueix notablement la congestió dels cossos erèctils. Posteriorment, en una segona etapa, de duració molt variable en cada cas, continua la detumescència peniana, ja que el flux sanguini retorna lentament a la normalitat; si l’estimulació sexual continua, de vegades es manté una erecció, generalment parcial. Els testicles, al seu torn, en descongestionar-se, disminueixen de grandària i descendeixen a l’escrot, tret d’alguns casos en els quals es mantingui l’estimulació sexual.
Després de l’ejaculació, i de manera característica, en l’home es verifica un període de temps en el qual no és possible que es desencadeni una nova ejaculació encara que es mantingui o s’intensifiqui l’estimulació eròtica; es tracta de l’anomenat període refractari. Aquest període té una duració molt variable, en cada individu i també segons les circumstàncies, ja que en un mateix home pot tenir una persistència molt desigual en diferents ocasions. Així, doncs, poden passar alguns minuts, o fins i tot unes hores en què, tot i que es mantingui una erecció, no pugui produir-se una nova ejaculació. Superat aquest període refractari, un nou estímul pot desencadenar altra vegada el cicle de la resposta sexual.