องคชาตของมนุษย์เกิดการแข็งตัวได้อย่างไร ?
การแข็งตัวคือการแข็งและขยายขึ้นขององคชาต ซึ่งจะเกิดขึ้นในขณะมีอารมณ์ทางเพศ แต่ก็ยังสามารถเกิดขึ้นในขณะที่ไม่มีอารมณ์ทางเพศได้เช่นกัน กลไกทางสรีรวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการแข็งตัวขององคชาตเป็นการกว้างขึ้นอัตโนวัติของหลอดเลือดแดงหล่อเลี้ยงไปยังองคชาต ซึ่งจะช่วยให้เลือดไหลไปมากขึ้นเพื่อเต็มเติมเนื้อเยื้อฟองน้ำของอวัยวะภายในองคชาต ซึ่งทำให้มันยาวขึ้นและแข็ง เนื้อเยื่อของอวัยวะเพศในตอนนี้ขยายขี้นไปกดหลอดเลือดดำที่จะนำเลือดออกจากองคชาต เลือดที่มากขึ้นเมื่อเข้ามาแล้วจะคงอยู่ในองคชาตเมื่อสภาวะสมดุลถึงที่ปริมาตรที่เท่ากันของเลือดไหลเข้าสู่หลอดเลือดแดงที่ขยายตัวและออกไปทางเส้นเลือดดำที่ตืบ ขนาดการแข็งตัวที่เกิดขึ้นตลอดเวลาเป็นความสำเร็จของดุลยภาพนี้ การพัฒนาขององคชาตโดยส่วนใหญ่จะมาจากเนื้อเยื่อเดียวกันในตัวอ่อน เช่นเดียวกับคริตอริสของเพศหญิง ผิวหนังโดยรอบขององคชาตและท่อปัสสาวะ ก็มาจากเนื้อเยื่อตัวอ่อนเดียวกันกับที่จะพัฒนาไปเป็นแคมเล็กของเพศหญิง การแข็งตัวคือการแข็งและสูงขึ้นขององคชาต ซึ่งจะเกิดขึ้นในขณะมีอารมณ์ทางเพศ แต่ก็ยังสามารถเกิดขึ้นในขณะที่ไม่มีอารมณ์ทางเพศได้เช่นกัน รูปแบบการเปลี่ยนแปลงส่วนหัวองคชาตที่พบได้บ่อยที่สุดคือ การขลิบหนังหุ้มปลายอวัยวะเพศ โดยเป็นการนำส่วนหนึ่ง หรือทั้งหมดของหนังหุ้มปลายออกไปด้วยเหตุผลทางวัฒนธรรม ศาสนา และไม่บ่อยนักด้วยเหตุผลทางการแพทย์ ซึ่งยังมีการถกเถียงกันในเรื่องของการขลิบหนังหุ้มปลายโดยรอบ การแข็งตัวขององคชาต (, ศัพย์การแพทย์: penile erection, penile tumescence) เป็นปรากฏการณ์ทางสรีรภาพของอวัยวะเพศชายในสัตว์หลายสปีชีส์
ที่องคชาตแข็งตัวขึ้น คั่งไปด้วยเลือด และขยายใหญ่ขึ้น
เป็นผลของปฏิกิริยาอันสลับซับซ้อนของจิตใจ ระบบประสาท ระบบหลอดเลือด และระบบต่อมไร้ท่อ
"มักจะ"เกิดขึ้นพร้อมกับอารมณ์ทางเพศ 
แต่จริง ๆ อาจจะเกิดขึ้นเมื่อไรก็ได้
รูปร่าง มุมตั้ง และทิศทางขององคชาตที่แข็งตัวมีความแตกต่างกันอย่างมากแม้ในหมู่มนุษย์ การแข็งตัวเป็นตัวชี้บอกอารมณ์ทางเพศอย่างหนึ่ง
และเป็นสิ่งที่จะต้องมีสำหรับผู้ชายในการร่วมเพศ
ถุงอัณฑะอาจจะเกิดการรัดตัว (แต่ไม่แน่นอน) และโดยทั่วไปแล้ว เยื่อหุ้มปลายก็จะค่อย ๆ ร่นลงโดยอัตโนมัติ ทำการเปิดหัวองคชาต แต่ว่าบางคนอาจจะต้องร่นเยื่อหุ้มปลายลงด้วยมือ
เมื่อถึงวัยเริ่มเจริญพันธุ์ (วัยแตกเนื้อหนุ่ม) การแข็งตัวจะเกิดบ่อยขึ้น 
แต่การแข็งตัวขององคชาตเป็นเรื่องธรรมดาในเด็กและในทารก และเกิดขึ้นก่อนที่จะคลอดด้วยซ้ำ เพราะว่าเป็นการตอบสนองอัตโนมัติ การแข็งตัวอาจเกิดขึ้นจากสิ่งเร้าหลายอย่างรวมทั้งการเร้าอารมณ์เพศ (sexual stimulation) และอารมณ์ทางเพศ
ดังนั้น จึงไม่ได้อยู่ใต้อำนาจจิตใจโดยสิ้นเชิง
การแข็งตัวในระหว่างการนอนหลับหรือเมื่อตื่นนอนมีศัพท์ทางแพทย์ภาษาอังกฤษว่า nocturnal penile tumescence
และความปราศจากการแข็งตัวในระหว่างการนอนหลับสามารถใช้ในการแยกแยะเหตุที่เป็นไปทางกายภาพหรือทางจิตใจของภาวะหย่อนสมรรถภาพทางเพศสาเหตุทางร่างกาย (ICD-10 N48.4) หรืออวัยวะเพศไม่ตอบสนอง (เหตุทางใจ ICD-10 F52.2)
องคชาตที่ไม่แข็งตัวเต็มที่มีศัพท์การแพทย์ภาษาอังกฤษว่า partial tumescence
ก่อนที่จะร่วมเพศ องคชาตของสุนัขไม่ได้มี "การแข็งตัว"
แต่สามารถร่วมเพศได้ก็เพราะอวัยวะมีกระดูกแคบ ๆ ที่เรียกว่า baculum
ซึ่งเป็นลักษณะสามัญของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีรก (eutheria) โดยมาก
หลังจากที่สัตว์ตัวผู้สอดอวัยวะเข้าไปแล้ว ก็มักจะรัดสัตว์ตัวเมียแน่นขึ้นแล้วทำการร่วมเพศเร็วขึ้น และก็จะอยู่ในช่วงระยะเวลานี้ที่องคชาตขยายออก
โดยไม่เหมือนกับการร่วมเพศในมนุษย์ ที่องคชาตโดยปกติจะแข็งตัวก่อนการสอดเข้าไป
การร่วมเพศในสุนัขจะมีการสอดเข้าไปก่อน
แล้วการขยายออกของอวัยวะจนถึง "ความแข็งตัว" (erection) ก็จะเกิดขึ้น ความยาวขณะองคชาตอ่อนตัว ไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกับความยาวขององคชาตขณะแข็งตัว นั่นคือ บางองคชาตอาจเล็กมากในขณะอ่อนตัว อาจยาวขึ้นมากในขณะแข็งตัว ขณะที่บางองคชาตอาจใหญ่มากขณะอ่อนตัว แต่อาจขยายตัวได้น้อยกว่าเมื่อแข็งตัว ท่ามกลางบรรดาอันดับวานร องคชาตของมนุษย์นั่นใหญ่ที่สุดโดยการวัด แต่เทียบกับชิมแปนซีและสายพันธุ์อื่น ๆ ได้ในความยาว ผู้ปฏิบัติการเกี่ยวกับสุขภาพทางเพศใช้การแข็งตัวขององคชาตยามกลางคืน
เพื่อเช็คดูว่า คนไข้ที่มีภาวะหย่อนสมรรถภาพทางเพศ มีสาเหตุมาจากกายหรือจิตใจ
โดยประกอบอุปกรณ์ที่ยืดหยุ่นได้ที่องคชาตของคนไข้เมื่อนอนหลับ
อุปกรณ์นั้นจะสามารถตรวจจับความเปลี่ยนแปลงความหนาของอวัยวะ และจะส่งข้อมูลไปที่คอมพิวเตอร์เพื่อการวิเคราะห์ต่อไป
ถ้ามีการแข็งตัวในยามกลางคืน ภาวะหย่อนสมรรถภาพทางเพศก็จะรับวินิจฉัยว่าเป็นสภาวะทางกายที่มีเหตุจากอารมณ์ความรู้สึกทางใจ เช่นความวิตกกังวลทางเพศ
และถ้าไม่มี ก็จะวินิจฉัยว่า เกิดจากเหตุทางกายภาพ ภาวะหย่อนสมรรถภาพทางเพศ () เนื่องจาก ปัญหาการแข็งตัวขององคชาต () เป็นอาการที่อวัยวะเพศชายไม่แข็งตัว หรือแข็งตัวได้แต่ไม่เพียงพอที่จะร่วมกิจกรรมทางเพศกับคู่สัมพันธ์ได้อย่างพึงพอใจ การแข็งตัวขององคชาตเป็นผลมาจากการสูบฉีดของเลือดเข้าไปเก็บไว้ในเนื้อเยื่อคล้ายฟองน้ำภายในอวัยวะเพศ กระบวนการนี​​้ส่วนใหญ่มักจะถูกกระตุ้นที่เป็นผลมาจากการเร้าอารมณ์ทางเพศเมื่อสัญญาณถูกส่งจากสมองไปยังเส้นประสาทในอวัยวะเพศชาย สาเหตุความผิดปรกติทางอินทรีย์ที่สำคัญที่สุดคือโรคหัวใจและหลอดเลือดและโรคเบาหวาน อีกทั้งปัญหาทางระบบประสาท (เช่นการบาดเจ็บจากการผ่าตัดต่อมลูกหมาก) การขาดฮอร์โมน (hypogonadism) แล​​ะผลข้างเคียงของยา การหลั่งน้ำอสุจิคือการขับดันของน้ำอสุจิจากองคชาต ซึ่งมักเกิดขึ้นพร้อมกับความเสียวสุดยอดทางเพศ การหดตัวเป็นชุดของกล้ามเนื้อช่วยส่งน้ำอสุจิ ซึ่งบรรทุกเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย ที่รู้จักกันว่า เซลล์อสุจิ หรือสเปิร์มาโตซูน (Spermatozoon) จากองคชาต มักเป็นผลมาจากการการกระตุ้นทางเพศ ซึ่งอาจรวมถึงการกระตุ้นต่อมลูกหมาก และที่หาได้ยากจากอาการโรคต่อมลูกหมากโต การหลั่งน้ำอสุจิอาจเกิดขึ้นตามธรรมชาติในระหว่างการนอน (รู้จักกันว่าฝันเปียก) ส่วน Anejaculation เป็นภาวะเงื่อนไขของการที่ไม่สามารถหลั่งน้ำอสุจิได้