在浅筋膜的深处可以见到阴茎筋膜(buck fascia)，其薄而致密，系由弹性纤维所组成。此层结缔组织向前延续至阴茎颈部，逐渐变薄固着于龟头的基底。阴茎筋膜包绕所有3条海绵体，在这层鞘膜的近端，它发出许多纤维插入坐骨海绵体肌和球海绵体肌的纤维，在阴茎根部它则紧紧地连结和附着在耻骨联合或悬韧带上。虽然它也与阴茎海绵体的白膜相结合，但它提供了为血管和神经走行的空隙。
阴茎的主要勃起器官阴茎海绵体是封闭在一层叫白膜(tunica albuginea)的组织之中。当阴茎处于松弛状态时，它大约厚2～4mm，呈波浪形或皱缩形，当海绵体充盈后伸展时白膜便伸直展平。每根阴茎海绵体都有这样一层厚韧致密的白色胶原纤维包裹，两根阴茎海绵体邻面的白膜相融合，形成阴茎中膈。在阴茎的可活动部分，中膈是相当不完整的，是在靠近阴茎末端处，中膈几乎被许多平行的裂缝所中断。通过这些裂隙，两个阴茎海绵体的勃起组织就成为相互延续的整体。在靠近阴茎脚处的阴茎中膈较为完整。
在某些哺乳动物如海象、狗、熊和狒狒，在阴茎海绵体中膈处发育形成一根叫作骨性阴茎的软骨结构。但是在人类目前尚无此类发现，因此在泌尿外科临床上，患者口中所讲“阴茎的骨头断了”这类的说法是毫无根据的。
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