Według profesjonalnych badań średnia długość penisa w stanie erekcji wynosi 13,12 cm, a obwód – 11,66 cm. Długości podawane przez samych mężczyzn znacznie przewyższają wyniki pomiarów profesjonalnych. Średnia długość penisa w stanie spoczynku wynosi 9,16 cm i nie pozwala dokładnie przewidzieć rozmiaru w stanie erekcji. Nie ma korelacji między rozmiarem penisa a wzrostem, wagą, BMI, rozmiarem buta czy dłoni. Istnieje słaba korelacja między długością palca serdecznego a długością penisa. Rozmiar nosa koreluje z długością penisa w stanie rozciągniętym u japońskich zwłok. Ludzki penis jest najgrubszy wśród naczelnych w stosunku do wielkości ciała. Mity o ponadgabarytowych penisach u czarnych nie mają poparcia naukowego. Nie ma dowodów na różnice w wielkości penisa między rasami lub grupami etnicznymi. Według danych Kinseya geje zgłaszają nieco większe penisy niż mężczyźni heteroseksualni. Kobiety preferują obwód nad długością oraz średnie rozmiary zapewniające satysfakcję. Preferowany penis dla długoterminowych partnerów ma 16 cm długości i 12,2 cm obwodu. Większy obwód penisa zwiększa ryzyko pęknięcia prezerwatywy. Testosteron stymuluje wzrost penisa w okresie dojrzewania, ale nie później. Substancje chemiczne obecne w środowisku, takie jak ftalany, zmniejszają rozmiar penisa u noworodków. Mikropenis dotyka 0,6% mężczyzn z powodu niedoborów genetycznych lub hormonalnych. Kurczenie się penisa może być spowodowane zimnem, lękiem lub chorobą Peyroniego. Pornografia wyolbrzymia rozmiary penisów, podsycając błędne wyobrażenia. Mężczyźni przeceniają średni rozmiar i nadmiernie martwią się o swój własny.