Como regla general, el tamaño del pene de un animal es proporcional al del cuerpo del mismo; sin embargo, esto no es aplicable en todos los casos, ya que el tamaño del pene varía mucho entre las especies, incluso entre aquellas muy relacionadas. Por ejemplo, el pene erecto de un gorila adulto es de unos 4 cm (1.6 pulgadas), mientras que el del chimpancé, cuyo tamaño corporal es significativamente menor, mide aproximadamente el doble que el del gorila. El chimpancé común (Pan troglodytes) tiene el tercer pene más grande entre los grandes simios (en comparación, el pene humano es más grande que el del chimpancé común, tanto en términos absolutos como proporcionalmente al tamaño corporal).
Con alrededor de 2 m (más de 6.5 pies), el pene de la ballena azul es el más grande de todo el reino animal, pero porporcionalmente a la masa corporal, el percebe (pequeño invertebrado marino) tiene el miembro viril más largo: unas veinte veces la longitud total del animal. Los gorilas poseen penes relativamente pequeños, aunque el pene de menor tamaño de todos los vertebrados es el de la musaraña, que mide unos 5 mm (0.2 pulgadas).
Entre las aves, sólo las pertenecientes al superorden palaeognathae (tinamúes, avestruces, casuarios, etc.) y a la familia anátidos (patos, gansos, cisnes, etc.) poseen pene, y la estructura del mismo es diferente a la del pene de los mamíferos. El pato de laguna argentino (Oxyura vittata) tiene el pene más largo entre los vertebrados proporcionalmente a la masa corporal. Su miembro viril está enrollado en estado fláccido. En estado erecto, es común que su pene mida la mitad de la longitud del cuerpo, es decir, unos 20 cm (7.9 pulgadas), aproximadamente; no obstante, se documentó el caso de un espécimen con un pene de 42.5 cm (16.75 pulgadas). Se cree que estos tamaños tan importantes pueden tener relación con la competencia existente entre estas aves promiscuas.[cita requerida]
La mayor parte de los marsupiales, excepto las dos especies más grandes de canguros, tienen el pene bifurcado, separado en dos columnas, y por eso termina en dos puntas. Los machos del orden de los reptiles squamata (que incluye lagartos y serpientes) se caracterizan por tener hemipenes, es decir, su aparato reproductor consta de dos penes.
El delfín tiene control prensil sobre su pene y lo puede usar como un apéndice sensorial con el cual sondea el fondo del mar.
La estructura homóloga del pene en los insectos macho es conocida como aedeagus.
