음경의 발기에 관여하는 해면체 조직과 음경혈관은 자율신경계의 교감 신경과 부교감 신경의 지배를 받으며 좌골해면체근과 구해면체근과 같은 회음부 근육은 체신경의 지배를 받는다. 척수의 흉요수절(T11-L2)의 백질(white matter)에서 중심관(central canal)으로 뻗어 나가는 중간대(internediate zone)에 신경절전(preganglionic)교감신경이 있다.

음경으로가는 교감신경은 두가지 통로가 있다. 척추전로(prevertebral passway)에는 요내장신경(lumbar splanchnic never), 미추 장간막 신경총(caudal mesenteric plexus), 하복신경(hypogastric nerve), 골반신경총과 해면체신경으로 이루어져 있다. 척추주위로(paravertebral passway)는 요천추 척추주위 교감신경사슬을 형성한다. 이 신경섬유는 천추부위에서 신경사슬을 나와 골반신경총과 해면체신경으로 골반신경이나 음부신경을 통해 간다. 신경절전 부교감신경은 천추(S2-S4)의 천수 부교감신경핵에서 나와 골반신경으로 간후, 직장의 측면에 있는 골반신경총으로 이어지고 골반신경총을 지난 신경절후(postganglionic)부교감 신경은 해면체신경으로 간다. 해면체신경은 전립선 첨부(apex)의 후외측을 지나 비뇨생식기횡격말을 요도의 배측 2시와 10시 방향으로 관통하여 해면체 신경총을 형성한다. 해면체신경은 근치적 전립선 적출술이나 요도 수술 시 쉽게 손상을 입을 수 있다.

제2턴수(S2)전각의 앞쪽 내측에는 다른 전각운동 신경원보다는 작은 운동신경세포들로 구성된 세포군이 있으며 이를 Onif 핼(Onuf's nucleus)이라고 한다. 이 핵은 음부신경을 통해 골반저(pelvic floor)의 괄약근(sphincter muscle)과 좌골해면체근, 구해면체근을 지배한다. 구해면체근과 좌골해면체근을 지배하는 부분은 여성에서는 거의 발달해있지 않으며, 남성에서는 발달되어 있는 성적 차이가 이TSms 핵(sexually dimorphic nucleus)이다. 이 핵은 발달과정에서 남성호르몬의 양에 따라 형태가 달라진다고 생각되며 동물에서는 이 같은 사실이 입증되어 있다.

음부신경은 척수의 천수절(S2-S4)에서 기원하며 대좌골공(great sciatic foramen)을 통과해서 좌골극(ischial spine)을 교차하여 소좌골공(lesser sciatic foramen)을 지나 골반내로 들어간다. 음부신경은 다시 알콕관(Alcock's canal)내를 지난 다음 음경 배부신경, 회음부신경 및 하치신경(inferior hemorrhoidal nerve)으로 분지된다. 음경 배부신경은 음경해면체, 요도해면체 및 요도에 분지를 내고 음경배부를 종주하여 귀두와 음경 피부의 감각 신경을 형성한다.