성반응이란 숨이 가쁜 흥분과 격정적 오르가즘에 이은 무중력 상태로서 격렬한 상승 이후 평정상태에 이르면 남성은 기분 좋은 수면으로, 여성은 남성의 따뜻한 포옹을 기대하는 심리로 끝난다고 볼 수 있다. 마스터즈 앤드 존슨 부부의사는 남녀의 성행위는 성흥분기에 시작해 성흥분 지속기, 절정기를 거쳐 성흥분 해소기에서 끝나는 4단계로 돼 있다는 이론을 확립했다.
먼저 신체적 변화는 심리적 흥분으로 시작된다. 이로 인해 남성은 음경이 발기되고 여성은 질의 윤활화가 일어난다. 이것을 성흥분기 단계라 할 수 있다. 이 시기에 성적 자극에 따라 혈관의 충혈과 근육의 긴장이 일어나며 신체가 대비함에 따라서 호흡이 거칠어지고 심장의 박동수가 증가, 혈압이 상승한다.
남성의 성흥분 신호는 음경의 발기며 음낭은 두께가 증가돼 편평해지고 고환은 정관이 단축돼 치켜 올라가게 된다. 여성의 성반응은 국부적인 성기와 피부의 충혈, 근육의 긴장이 특징이다. 유방이 부풀어오르고 유두는 발기한다. 질의 분비가 증가하고 대음순이 열리며 소음순이 부풀어 오른다. 또한, 음핵이 충혈되고 자궁은 상승한다.
다음 단계는 성흥분 고조기(정체기)로 성적 흥분이 유지되는 시기를 말한다. 남성은 음경이 수용할 수 있는 최대의 혈액으로 팽창하고 단단하게 발기된다. 고환은 평소의 50%가 늘어나며 회음부에 달라붙을 정도로 들어올려진다. 음경 귀두상면의 요두구멍에서는 분비액이 나온다.
이때 여성은 전신의 혈관 충혈로 가슴, 목 피부에 반점이 생기기도 한다. 소음순은 팽창하고 적색으로 물들게 되며 질 입구 부근에 오르가즘 융기를 형성하는 현상이 일어난다. 질 외벽의 1/3 부분이 크게 부풀어오르고 개구부는 좁아진다.
성행위 중에 여성의 성흥분 지속기가 두 번 있다. 한 번은 오르가즘 직전이고, 두 번째는 오르가즘 도달 직후의 해소기다. 남성의 경우는 후흥분 지속기는 존재하지 않는다. 남성의 성적 만족도는 오르가즘에 도달하면 순식간에 떨어진다. 하지만, 여성은 오르가즘 도달 후에 서서히 흥분이 해소되기에 약간의 자극에 의해 쉽게 여러 번 오르가즘에 도달할 수 있는 신체적 구조를 가지고 있다.
흔히 오르가즘이라고 말하는 성흥분 절정기는 성감각 중에서 최고의 상태를 이른다. 질의 조임과 회음근과 오르가즘 융기가 0.8초 간격의 리드미컬한 수축으로 일어난다. 대부분 여성은 음핵의 감각신경 종말의 자극에 의해서 오르가즘이 일어난다고 보는데, 무엇보다도 심리적 요인이 많이 작용한다.
마지막으로 성흥분 해체기(해소기)가 있다. 폭발했던 육체의 리듬도 서서히 하강하기 시작해 성교에 의해 상승했던 심박동수, 호흡, 혈압 등은 정상으로 돌아오고 이제까지 일어났던 여러 가지 생리적 반응이 완만하게 평상상태로 되돌아간다. 남성의 음경은 서서히 부드러워지고 배뇨할 수 있는 상태가 되며 팽창했던 고환은 본래대로 되돌아간다. 음경은 30분 이내에 다시 해면체와 귀두에서 혈액이 감소돼 크기의 증가분은 모두 소실된다.
여성은 오르가즘에 도달하고 나서 5초 내지 10초 내에 수직방향으로 향하므로 위축돼 있던 음핵은 평상상태로 되돌아가고 오르가즘대도 신속히 사라진다. 하지만 질이 이완돼 보통 상태로 되돌아가는 데에는 약 10분 내지 15분이 걸린다.
