陰莖海綿體是位於陰莖內的具有海綿狀結構的圓柱體，稱為陰莖海綿體。陰莖的兩個海綿體，位於陰莖的背面，呈圓錐形，兩端尖。這兩個部分並排緊密相連。前端與尿道海綿體膨大部相連，後端分支為陰莖海綿體角，止於各恥骨弓。因為這個海綿體內部結構是海綿狀的，陰莖充血時可以勃起膨脹，平時可以收縮。兩側海綿體發育不平等，勃起後陰莖可向不發達壹側彎曲；受傷後修復連接很容易。
每側陰莖背動脈發出1~2條小動脈，在陰莖海綿體交界處(或遠端)進入同側陰莖海綿體，這條小動脈在陰莖海綿體內縱向走行，發出細小分支。壹些分支(直徑300 ~ 400微米)穿過陰莖海綿體的腹側部分，進入陰莖海綿體。
其他分支在陰莖海綿體內發出無數樹狀分支，這些微小的分支又以以下兩種不同的形式進壹步分支:①動脈分為毛細血管，在小動脈旁多次分支，最後形成毛細血管。這些毛細血管分散在海綿組織中，但在小血管周圍尤其密集。它們被收集後，從海綿組織中流出並註入上皮下靜脈叢。②分為螺旋動脈，其走行彎曲逐漸變細，發出與海綿竇壹致的交通支(直徑約65438±00 μm)。