这些动脉的末端分支，即螺旋动脉终止于小毛细血管，后者又直接开口于海绵体腔。静脉回流有两条通路，浅表背静脉引流整个尿道海绵体（包括龟头和尿道球）的血液，深部背静脉引流阴茎海绵体血液。

    3个海绵体腔行使阴茎勃起组织的功能，龟头和尿道海绵体提供体积，而对阴茎海绵体提供硬度。由称为小梁的纤维和平滑肌索带将组织分隔成许多不规则的间隙，又称血窦，窦间隙表面覆盖有内皮。位于海绵体中央的窦隙较大，在阴茎高度充血时，直径可达1~9毫米，松弛时则为不明显的间隙。每个血突都有深动脉和输出静脉与其直接相通，深动脉与输出静脉之间还有直接的交通支脉，称为动静脉分流系统。在深动脉、输出静脉和动静脉短路的管壁上都存在瓣膜状平滑肌皱璧，受勃起神经调节。当神经冲动作用于该皱装时，突的深动脉完全开放，而输出静脉和动静脉交通支的管壁部分关闭，故入实血量增多，导致海绵体的充盈及勃起。

    然后，血液由深静脉流出减少，并有选择地积聚在海绵窦内，海绵组织内的平滑肌松弛，血窦因充满血液而膨大，因而阴茎体积也明显增大，但白膜不会无限膨大，最后使勃起的阴茎达到所需要的硬度。在勃起中起主要作用的是动脉的作用，但阴茎内静脉血管瓣膜部分关闭并限制静脉血液回流也很重要。若血液排放系统关闭不全，静脉排放流量过大，勃起可以减退而形成阳痿。此外，动静脉交通支在勃起时不关闭也可造成阳痿。这种皱璧瓣膜组织于婴儿出生后2个月即已开始出现，自3岁起大量增加，这说明男性儿童可能有勃起现象。新生儿阴茎勃起，纯属神经生理反应，不存在瓣膜问题。