Dương vật được cấu tạo giống như một đường ống hình trụ xốp và mềm, gắn liền với bụng dưới, treo ngay dưới mu. Dương vật có phần gốc, phần thân và phần đầu: gốc dương vật nằm đáy chậu và dính vào xương mu bởi dây chằng treo dương vật. Phần thân dương vật giống như một đường ống và có thể cương cứng được. Phần đầu là phần đỉnh chóp và hơi lớn hơn phần thân, phần đầu dương vật được gọi là quy đầu, rất nhạy cảm vì tập trung rất nhiều dây thần kinh. 

- Phần ngoài cùng là da, ở phần đầu dương vật có một đoạn da mỏng bảo vệ, gọi là bao quy đầu. Bao quy đầu của bé trai hẹp, nhưng nó giãn ra khi tới tuổi dậy thì. Dây hãm qui đầu dương vật hay dây thắng dương vật là một nếp mô da rất co giãn nằm ở mặt dưới của qui đầu. Nếp mô này nối lớp niêm mạc mặt dưới  của đầu dương vật với da qui đầu.

- Bao quy đầu: Nếu một người đã trưởng thành mà bao quy đầu không giãn, không lộn ra được thì nên đến bệnh viện cắt bao quy đầu để thuận tiện cho việc vệ sinh và phòng ngừa ung thư dương vật. Hơn nữa, việc hẹp bao quy đầu có thể ảnh hưởng đến quan hệ tình dục như: gây đau hoặc khó khăn cho quan hệ tình dục.

- Lỗ miệng sáo: ở đỉnh quy đầu có lỗ ngoài của ống niệu đạo là nơi nước tiểu thoát ra ngoài. Nam giới có thể gặp một số những dị tật về lỗ miệng sáo như: lỗ sáo lệch cao, lỗ sáo lệch thấp.

- Dây hãm bao quy đầu dương vật: Khi dương vật cương cứng thì mảnh da này căng ra. Chức năng của dây hãm này là giúp giữ da qui đầu khỏi bị tuột quá xa vị trí của nó và do đó bảo đảm qui đầu được che chở, (da qui đầu có thể được kéo trở lại để che chở cho qui đầu). Dây hãm bao quy đầu của dương vật đôi khi bị cắt bỏ một phần hay toàn phần trong quá trình cắt bỏ da qui đầu (cắt bì) (do phong tục tôn giáo hay lý do vệ sinh). Dây hãm rất nhạy cảm khi bị kích thích, do đó đóng phần quan trọng trong cơ cấu gây khoái cảm cho cơ quan sinh dục nam. Dây hãm có thể bị rách khi làm tình hay thủ dâm và có thể bị chảy máu khá nhiều.

- Dấu vết đường rãnh giữa thân dương vật nằm ở mặt dưới của dương vật, có thể nhìn thấy dễ dàng một vết giống như sẹo của một đường rãnh, còn gọi là đường đan, chạy dài từ hậu môn, qua bìu và mặt dưới thân dương vật, đó là kết quả của sự khâu và hàn lại của khe rãnh đáy chậu trong giai đoạn phát triển bào thai của dương vật và bìu.

Dương vật gồm ba ống hình tròn, nằm song song với nhau, cấu tạo bằng các mô cương , trong đó có hai ống thể hang và một ống thể xốp được bao xung quanh bởi ba lớp: lớp cân sâu, lớp mô dưới da và lớp da.

- Thể hang: Thể hang là ống có mô cương, gồm nhiều khoảng trống như hang động, chạy dọc theo chiều dài và nằm phía trên của dương vật, bao quanh bởi những lớp cân trắng  cách nhau bằng một màng chắn. Bên trong thể hang là những mô cương, nó  là những chỗ phình ra của  động mạch xoắn, bao bọc bằng các sợi cơ trơn co giãn được. Hệ thống mô cương và sợi cơ trơn này co giãn để có thể bơm, chứa máu khiến dương vật có thể cương cứng được khi có kích thích tình dục.

- Thể xốp: Thể xốp là một ống khác chứa bên trong nó là niệu đạo, phần cuối ống nở ra tạo thành đầu dương vật hay quy đầu.

- Ống niệu đạo: Giữa dương vật có một đường ống gọi là niệu đạo, cả nước tiểu và tinh dịch đều thoát ra khỏi cơ thể bằng đường này, nhưng không bao giờ thoát ra cùng một lúc. Khi tinh dịch đang được phóng ra khỏi cơ thể thì lối thoát dành cho nước tiểu bị đóng lại nhờ một chiếc van "thông minh" và ngược lại, khi nước tiểu đi ra ngoài thì phần đóng sẽ quay lại phía đường ra của tinh dịch.

+ Dương vật được cấu tạo bởi những hệ thống mạch máu và thần kinh phức tạp giúp cho dương vật có thể cương cứng được khi có kích thích tình dục và xìu xuống sau khi không còn kích thích nữa. Cơ chế cương được kiểm soát bằng một hệ thống thần kinh tự động.  Những sợi thần kinh giao cảm đi từ đốt sống ngực số 1 đến đốt thắt lưng số 2 lại kiểm soát phóng tinh và làm xìu dương vật.

+ Những sợi thần kinh đối giao cảm, nối với vùng thần kinh ở thể hang chạy phía dưới tuyến tiền liệt  và nằm ở gốc dương vật. Các dây thần kinh này rất dễ bị tổn thương khi giải phẫu vùng chậu.  Vì thế giả thích vì sao mà một số người đàn ông có những tổn thương hay chèn ép ở đoạn cột sống có hệ thần kinh chi phối việc cương và xìu dương vật hay bị những bệnh như: rối loạn cương dương, liệt dương, yếu sinh lý…

+ Một đường dẫn truyền thần kinh khác từ vỏ não xuống dương vật cũng ảnh hưởng đến chức năng cương. Đó là đường dẫn của những yếu tố gây cương tâm lý, ví dụ như những kích thích nhận được từ mắt, tai, mũi  (khi nhìn thấy, hay tưởng tượng một hình ảnh kích dục, nghe một chuyện kích dục, hay một xúc cảm, một thay đổi về nội tiết) cũng là nguyên nhân gây cương hay làm liệt hoặc rối loạn chức năng cương dương vật.

Chính vì vậy mà bất cứ một tổn thương hay trục trặc nào ở những hệ thần mạch máu chi phối sự cương và xìu dương vật cũng có thể khiến cho nam giới gặp khó khăng trong vấn đề sinh hoạt tình dục.