Hay dos sistemas nerviosos separados en el pene. Los nervios dorsal (izquierdo y derecho) corren a lo largo de las arterias del pene y proporcionan la mayor parte de la sensación en el órgano. Son ramas del nervio pudendo.
También están los nervios cavernosos (uno importante más el menor plural) del pene. Estos surgen del plexo hipogástrico inferior de la glándula prostática y controlan la erección. El daño a los nervios cavernosos durante la cirugía solía ser el motivo por el cual la prostatectomía solía dar lugar a altas tasas de disfunción eréctil. La técnica quirúrgica moderna ha reducido en gran medida esta complicación de la cirugía.
