Der durchschnittliche Penis ist zwischen 7 und 10 cm im erschlafften und 11 bis 17 cm im erigierten Zustand lang. Bei der korrekten Messung des steifen Penis wird ein Lineal an der Oberseite des Penis am Bauch ohne Druck angesetzt und bis zur Eichelspitze gemessen. Im schlaffen Zustand variiert die Größe zusätzlich abhängig von Temperatur oder psychischem Empfinden.
Im Februar 2001 führten pro familia NRW und die Universitätsklinik Essen eine Untersuchung an den Penissen von 111 jungen Männern im Alter zwischen 18 und 19 Jahren und im Frühsommer mit einer Kontrollgruppe von 32 älteren Männern (40 bis 68 Jahre) durch. Das Ziel der ersten Studie war die Erhebung objektiver Daten (Messung durch einen Arzt) zur Penisgröße. Nach dieser Untersuchung hat der erigierte Penis im Mittel eine Länge von knapp 15 cm, einen Durchmesser von 4 cm und somit einen Umfang von 12 cm. Eine neuere, im Jahr 2007 publizierte Untersuchung, bei der 11.531 Messungen durchgeführt wurden, stellte ebenfalls eine Durchschnittslänge von 15 cm des erigierten Penis fest.
Bei einer 2007 durchgeführten Befragung von 50.000 Männern waren 12 % der Männer der Überzeugung, ihr Penis sei zu klein; eine ähnliche Untersuchung kam jedoch zum Schluss, dass keiner der Männer mit einem subjektiv als zu klein empfundenen Penis tatsächlich unter einem so genannten „Mikropenis“ (hier definiert als im schlaffen Zustand kleiner als 7 cm) litt. In anderen Studien haben Mediziner Penislängen von unter einem Zentimeter als Mikropenis beschrieben. Dieselbe Webseite zitiert eine Untersuchung von Dr. Robert L. Dickinson in den USA, der medizinisch verbürgt und mit Fotos dokumentiert den längsten je gemessenen Penis mit einer Länge von 34,3 cm und einem Umfang von 15,9 cm angibt. Auch andere Sexualforscher (Alfred Kinsey, Masters & Johnson) berichten von gelegentlich festgestellten Penislängen bis rd. 30 cm.
Der Penisumfang kann ebenfalls stark variieren. Je ca. 1/3 der männlichen Bevölkerung hat einen Penisumfang von weniger als 11 cm, 11 bis 12 cm und darüber. Während ein sehr dicker Penis keine Schmerzen am weiblichen Geschlechtsorgan verursacht, kann ein sehr langer Penis Schmerzen beim Geschlechtsakt bei der Partnerin verursachen, da die Stoßbewegungen die Bänder dehnen, an denen die Gebärmutter aufgehängt ist. Der Lustgewinn bei der Frau hängt nicht von der Penislänge ab, sondern hauptsächlich von der Reizung der außen liegenden Klitoris. Der Gebärmutterhals, der von einem langen Penis erreicht wird, hat dagegen nur ein geringes Reizempfinden. Somit ist ein als „zu kurz“ empfundener Penis ein psychisches Problem und keines, das einer medizinischen Behandlung bedarf.
In der Laienterminologie unterscheidet man den „Blutpenis“ und den „Fleischpenis“. Während der Blutpenis im erschlafften Zustand relativ kurz ist und bei Erektion deutlicher anwächst, ist der Fleischpenis schon im schlaffen Zustand relativ groß und wächst bei Erektion weniger. So kann von der Größe im erschlafften Zustand nicht genau auf die Größe im erigierten Zustand geschlossen werden.
