Пещеристые тела полового члена представляют почти цилиндрической формы образования с заостренным передним и задним концами. Задним своим концом, илиножкой полового члена, каждое пещеристое тело начинается от надкостницы среднего края нижней ветви лобковой и седалищной костей. Кпереди оба пещеристых тела полового члена соединяются своими средними поверхностями. На нижней их поверхности находится желобок – уретральная бороздка пещеристых тела полового члена, в которую ложится губчатое тело полового члена. Последнее прикреплено к этой бороздке посредством плотной соединительной ткани. На верхней поверхности пещеристых тел полового члена находится желобок, где располагаются тыльные сосуды и нервы. Посередине концы пещеристых тел полового члена одеты, как шапкой, пещеристым телом головки.

Пещеристое тело окружено плотной соединительнотканной белочной оболочкой толщиной до 2 мм, которая отдает внутрь его отростки – перекладины, изолирующие внутри пещеристого тела заполненные венозной кровью полости – пещеры или каверны. Там, где правое и левое пещеристые тела соединяются, от белочной оболочки отходит срединная перегородка полового члена, разделяющая их друг от друга. В срединной перегородке имеются отверстия, через которые сосуды пещеристых тел сообщаются между собой.

В центре каждого пещеристого тела полового члена проходит глубокая артерия полового члена. Кровь из пещеристых тел оттекает в непарную тыльную вену полового члена, которая располагается на спинке полового члена между двумя тыльными артериями. Именно приток крови и заполнение ею пещер пещеристого тела и последующий ее отток влияют на эрегированное или спокойное состояние пениса и его величину. Средняя длина невозбужденного пениса – 87–100 мм, в стадии возбуждения (эрекции) – 125–175 мм.