人間の陰茎の平均サイズについてはいくつかの研究がなされている。そのような研究の大半は自己申告による偏りののために、余り信頼できない可能性がある。標準より自分の陰茎が小さいと思っている人間は、大きいと思っている人間よりどうしても測定されるのを嫌がる傾向があるからである。 陰茎のサイズについて当然ありうる自己申告による偏りを立証したり、自己申告による偏りを計算に入れた研究は知られていない。
■出生時の陰茎サイズ
出生時の陰茎の引き伸ばした時の平均の長さは約4cmであり、90％は2.4cmから5.5cmの間である。陰茎は5歳くらいまでは少しずつ成長するが、それ以降は思春期まで殆ど成長しない。思春期開始時の平均の長さは6cmほどであり、5年ぐらいで大人のサイズに成長する。W.A.Schonfeldは1943年に陰茎の成長曲線を発表した。
■陰茎勃起時の長さ
大人の完全に勃起した陰茎の長さ（陰茎の上部に沿って股間から先端までを測る）については、いくつかの研究がなされている。インターネット上の調査を含む自己申告に頼る研究は、医学研究者や科学研究者による測定結果より常に大きな平均測定結果を報告している。
●自己申告による調査では、
Sizesurvey.comによってなされたインターネット上の調査では平均の勃起時の長さを16cm（6.4インチ）としている。（インターネット上の申告による調査）
Jackinworld.comによってなされたインターネット上の調査では平均の勃起時の長さを15.6cm（6.1インチ）としている。（インターネット上の申告による調査）
●学術的、科学的な研究では、
1996年9月の「泌尿器科学会報」に発表された研究は平均の勃起時の長さを12.9cm（5.0インチ）としている。（研究者による測定）
2000年12月の「インポテンツの研究に関する国際会報」での研究は平均の勃起時の長さを13.6cm（5.35インチ）としている。
●大学生の春休み期間中になされた調査では、
2001年の春休み期間中にメキシコのカンクンでライフスタイル・コンドーム社によってなされた研究は平均の勃起時の長さを14.9cm（5.9インチ）で、標準偏差は2.1cm（0.8インチ）としている。（研究者による測定）
■陰茎弛緩時の長さ
引っ張らない状態での弛緩した陰茎の長さは勃起時の長さに必ずしも相関しているわけではない。興奮時の血流増加と、それにより引き続いて起こる陰茎の勃起による膨張率は人によって大きく異なる。従って、弛緩時には平均サイズより小さな陰茎が勃起時には長さで5倍、周囲長で2倍とずっと膨張することもあるし、一方で弛緩時には平均サイズより大きな陰茎が勃起しても1.5倍程度にしか膨張しないと言うことも起こりうる。勃起時に陰茎は決して一定の比率で大きくなるわけではない。
1996年9月の「泌尿器科学会報」に発表された研究は、陰茎の弛緩時の平均の長さを8.8cm（3.5インチ）としている。（研究者による測定）
低温は弛緩時の陰茎の長さに影響を与える。低温への一般的な肉体の反応は四肢など体幹以外の部分への血流を極力少なくすることであり、それには外性器も含まれる。その結果陰茎は更に小さくなる。
■陰茎勃起時の外周の長さ
同様に、大人の完全に勃起した陰茎の中央部の外周の長さでも、陰茎の長さの場合と同様、自己申告では第三者による測定と比べて測定平均はほとんど常に大きくなり、科学的に測定しない場合は誇大申告になりがちということを示している。
上記のライフスタイル・コンドーム社によってなされた研究では平均の勃起時の外周の長さを12.6cm（5.0インチ）で、標準偏差は1.3cm（0.5インチ）としている。
■陰茎サイズの測定
陰茎のサイズを測定するさまざま方法があり、そうすることにおいては、多くの難問がある。第一に、陰茎サイズを測定する際に最大限に勃起していなければならず、臨床の設定において達成しづらい。少なくとも或るブラジルの医師が、勃起を引き起こすために薬剤を陰茎に注入することに頼り、もっとずっと一貫した結果を得た。 何人かの臨床医は、快適に可能な限りたるんだ陰茎を伸ばすことによって陰茎を測定し、十分に伸ばされただらりとたるんだ陰茎の長さは勃起した陰茎の長さに等しいという理論に基づいた寸法を得る。
陰茎の検査を強制的に一律的にできないと自分の陰茎を見せたくない人が検査を拒否してしまうためサイズが偏ってしまう。
陰茎のサイズについて自己申告に頼るのも問題がある。過大に申告したり、正確に計測できないかあるいは計測したくない人がいるからである。陰茎の長さは対象人が起立した状態で床と並行に陰茎を持って測定されることが一般的である。長さの測定は陰茎の上部に沿って基底部分から先端まで水平に計って行う。陰茎の下部に沿って測定すると、長く計測されるだけでなく、誤差が大きくなる。座ったり横になって測定するのもやはり誤差が大きくなる。
陰茎の周囲の長さの測定には巻尺を用いる。亀頭のすぐ下、陰茎の中間部分、基底部分あるいはもっとも太い部分の三箇所のいずれかが指標とされる。
