人类性反应周期（英语：human sexual response cycle）是人类面对性刺激时的生理反应模型，共有四个阶段，依序为兴奋期（excitement phase）、持续期（plateau phase）、高潮期（orgasmic phase）及消退期（resolution phase）。此一模型是由麦斯特与强生于1966年的合著《人类性反应》中首次提出。接着不同的研究者亦相继提出经改进的性反应模型。
兴奋期是人类性反应周期当中的首个阶段，其是因像爱抚、亲吻，观看色情图片般的生心理性刺激而导致的。当事人的身体在这个阶段会为性行为作好准备，最终导致持续期的出现。
不论男女，进入兴奋期时心率、呼吸频率和血压都会增加。2006年的一项调查发现，大约82％的年轻女性和52％的年轻男性在乳头遭到直接刺激时，其性兴奋度会增强。只有7-8％的人性兴奋度会降低。大约50-75％的女性和25％的男性会在此阶段会出现接近皮肤的血管充血，亦即称为性潮红的表现。在较温暖的环境下，性潮红较常会发生；低温环境下则可能完全不会出现此一现象。
在女性性潮红当中，斑丘疹样红班皮疹会先出现于乳房下方，然后蔓延到乳房、身体躯干、脸部、手掌、脚底，有时甚至可能蔓延至全身。血管充血亦是兴奋期期间阴蒂和阴道壁变黑的原因。男性的斑丘疹样红班皮疹的出现一般不像女性般持续，但通常始于上腹部，然后散布至前胸壁，然后继续波及颈部、脸部、前额、背部，有些则可能出现于肩膀和前臂。性潮红通常会在性高潮发生不久后消失，但也有些例子是经历2个小时后才会完全消失，有时性潮红会伴随强烈的出汗反应。性潮红的消失次序与出现次序相反。
当阴茎部分勃起时，男性就已进入兴奋期，此一情况通常发生于其接受了几秒钟的性刺激之后。若男性的兴奋期持续，勃起反应可能会部分消失，然后重新恢复。睾丸会提高至接近会阴的位置，以迁就勃起的阴茎。此一情况在进行过包皮环切术的男性中尤其明显。阴囊在兴奋期期间会变得紧张和增厚。
女性的兴奋期由持续几分钟至几小时不等。兴奋期期间血管会充血，使得女性的阴蒂、小阴唇和阴道肿胀。期间阴道口周围的肌肉会变得绷紧、子宫升高且增大。阴道壁开始产生润滑液。同时乳房的大小会略有增加、乳头变硬变直。
“性持续期（sexual plateau phase）”是指性高潮之前的一段性兴奋期。这一阶段的特征在于血液循环率和心率增加、性快感提升，肌肉张度进一步增加。此外呼吸速率亦维持在较高的水平。处于这阶段的男女可能会不自觉地发出声息。人们可能在长时间处于持续期而不踏入高潮期的情况下感到不满。
男性的尿道括约肌会在此阶段中收缩（目的是防止尿液与精液混合，以及逆行射精），而阴茎根部的肌肉亦开始有节律地收缩。男性可能会于持续期中开始排出精液或尿道球腺液，睾丸会提高至更为贴近身体的位置。
女性的持续期基本上是兴奋期的延续。在持续期期间，阴蒂会变得非常敏感，并稍微退缩。前庭大腺分泌更多的润滑液至阴道。阴道的外三分之一通常出现轻微的扩张、耻骨尾骨肌收缩、阴道口收窄。麦斯特与强生将持续期所发生的变化称为性高潮平台。对于那些从未达至性高潮的人而言，持续期是性兴奋的高峰。
“性高潮期（sexual orgasm phase）”是指在性反应周期过程中所累积的性紧张的遽然释放，导致在骨盆区有节奏性的肌肉伸缩及表征于外的性愉悦。下骨盆肌肉会在此阶段中收缩。此外女性的子宫和阴道亦会发生收缩。性高潮常伴随着其他情不自禁的作为，包括身上多处区域的肌肉痉挛，典型欣快的满足感，及频次地发出声息与身体摆动。心率亦会进一步增加。
对于男性而言，性高潮常会伴随射精。每次射出精液的同时会伴随着一阵性愉悦感，相关愉悦感在阴茎和腰肉尤其强烈。下腰部可能会有另一些的感觉。第一和第二次收缩的感觉往往最为强烈，并会射出最大量的精液。射精量会在随后的收缩中减少，愉悦感亦逐步减弱。
女性的表现有较大的个体差异。整体感觉类似于男性性高潮。女性性高潮常伴随着阴道润滑液增加、阴道壁收紧和愉悦感增加。
“性消退期（sexual resolution phase）”是在高潮后的阶段，当中人的肌肉会逐渐放松、血压下降、身体从兴奋状态回复至平常水平。不应期是消退期的一部分，男性在此一阶段往往不能再度达至高潮，此外女性亦可能有不应期。
麦斯特与强生指出阴茎肿胀的消退有两个不同的阶段。在第一阶段，阴茎从充分勃起的大小减少到未勃起状态的50%。此一阶段发生在不应期。阴茎的大小在第二阶段会回复至未受刺激时的状态。男性基本不可能在不应期当中再度达至高潮。他们亦认为不应期须在男性再度兴奋前结束。
麦斯特与强生认为所有的女性只要得到有效的刺激，就可以在短时间内做到多重性高潮。虽然一般来说，因为女性没有不应期的缘故，故在短时间内可达到二次或多次的性高潮，但一些来源指出女性亦有不应期——女性也可能在高潮后的一段时间内，不能透过性刺激来使自己兴奋。对于一些女性而言，高潮过后的阴蒂是十分敏感的，因此这时的额外刺激亦可能令其感到痛楚。由连串高潮所带来的感觉可能会因刺激积累，而逐渐地加强，以及使人更为愉悦。
麦斯特与强生认为尽管两性的性反应存有一些细微的差异，但两者基本类似。不过其他研究者认为两性的性反应有着很大差异。首先麦斯特与强生只为男性提出一个反应模型，但却为女性提出了三个。他们表示男性的性反应仅在持续时间方面有所不同，因此即使提出多个反应模型，它们的图像皆会如出一辙；而女性的性反应强度和持续时间皆有个体上的差异。而这些差异便成为了存在于麦斯特与强生的性反应模型的一项问题——一些心理学家指出并非所有女性的性反应都跟该模型一致，比如许多女性皆不能在性交过程中达至高潮。麦斯特与强生也把兴奋期中的男性阴茎勃起和女性阴道润滑划上等号；此一联系已被罗伊·莱文（Roy Levin）所否定，因为阴茎和阴道在解剖学上并非同源；因此其指出能真正跟阴茎勃起划上等号的是阴蒂肿胀。
另一些回应则指主观性兴奋和生殖器兴奋之间缺乏一致性。一项由梅雷迪思·奇弗斯（英语：Meredith Chivers）和J.迈克尔·贝里（英语：J. Michael Bailey）负责进行的研究显示，男性的生殖器倾向于因特定类别的事物而兴奋，而女性则相反。换句话说，即男性倾向于对偏好的性别产生性兴奋；然而不论该性别是自己偏爱与否，女性的生殖器皆会有兴奋反应。即使女性报称只对一对男女从事性行为的描绘产生主观性兴奋也好，她们的生殖器亦会对男男性行为、女女性行为，以至动物交配的画面产生兴奋反应。
总括而言，麦斯特与强生的模型较能刻画男性的性反应。
尽管现时许多研究皆以麦斯特与强生的模型为依据，然而其对性反应阶段的描述尚有不准确的地方。罗伊·莱文发现该模型未曾触及的性反应便有数处。首先麦斯特与强生指出兴奋期时只有阴道分泌润滑液；而莱文则认为阴唇亦会分泌之。莱文还引用了一项研究，指出女性生理性兴奋的第一个征兆是更多血液流向阴道，而不是分泌润滑液。他还反对麦斯特与强生“愉悦感与射精量成正比”的观点——罗森伯格（Rosenberg）、哈扎德（Hazzard）、塔尔曼（Tallman）和奥尔（Ohl）以问卷调查了一组男性，结果发现与射精量相比，愉悦感较跟射精强度有关。此外一些研究者亦发现一些男性能实现多重性高潮，尽管麦斯特与强生已提及过相关例子。
一些研究者批评麦斯特与强生对性反应的描述只限于生理上的。比如埃弗拉德（Everaerd）和拉安（Laan）发现，男女的性兴奋皆可定义为一种情感状态。一些则指出主观性兴奋和生殖器兴奋之间缺乏一致性。罗斯玛丽·巴森（Rosemary Basson）认为此一模型很难解释女性的性反应，特别是处于长久恋爱关系中的女性。
麦斯特与强生的合著《人类性反应》面世后不久，便陆续有学者批评他们所建构的模型。性治疗师海伦·辛格·卡普兰（英语：Helen Singer Kaplan）认为他们两人只以生理学角度来看待人类的性反应，而忽视了人类的心理、情感和认知。她为此提出了自身所建构的性反应模型，其依序为欲望期、兴奋期和高潮期。她认为以上三个阶段是互相联系的，尽管神经生理机制会有所不同。保罗·罗宾逊（Paul Robinson）则认为兴奋期和持续期是同一回事，并批评麦斯特与强生没有明确界定兴奋期何时结束，以及持续期何时开始。
一些研究者亦提出了“诱因-动机模型”（incentive-motivation model）此一性反应模型，其指性欲来自性反应系统与环境刺激之间的互动。研究者认为此一模型支持性欲不是自发产生的观点。此外其亦意味着并非当事人的性欲诱使其发生性行为，而是性行为诱发当事人的性欲。罗斯玛丽·巴松（Rosemary Basson）提出了另一套的性反应模型，她认为线性的性反应模型尽管能很好地解释男性的性反应，但对女性性反应的解读则显得不合适。她为此提出了“循环模型”（circular model）。她表示对伴侣的亲近和依恋会使性刺激的效果增强，引发更强的性兴奋，并最终可能会达至高潮。这种正面的性兴奋体验会使女性的性欲得以延存，其跟伴侣的亲密度亦因此而增加。另外一些研究者试图以巴松的模型来预测女性的性功能，但最终结果存有矛盾。一项由贾尔斯（Giles）和麦凯布（McCabe）负责进行的研究显示，与循环模型相比，线性模型更能准确预测女性的性功能（和性障碍）。不过一旦修改循环模型的路径，其便成为了准确预测性功能的指标。另一项以马来西亚女性为研究对象的研究则发现，循环模型事实上是女性性欲和性兴奋的准确预测指标。
麦斯特与强生的人类性反应周期为男女性功能障碍的研究和分类奠基。性功能障碍可分为四大类：性欲障碍（英语：Hypoactive sexual desire disorder）、兴奋障碍（英语：Sexual arousal disorder）、性高潮障碍（英语：Anorgasmia）以及性疼痛障碍；以上分类仍存于DSM-IV-TR中。然而近年的研究表明，目前的性反应模型需要修改，以更好地处理上述性功能障碍。部分原因在于女性性功能障碍之间存有很大的重叠。一项以女性性欲低落障碍患者为对象的研究发现，当中41%伴有至少一种其他类型的性功能障碍，首三类全患上的亦有18%（亦即同时患上性欲障碍、性兴奋障碍及性高潮障碍）。
另一项问题在于女性的性欲和性兴奋之间存有不一致。辛西娅·格雷厄姆（Cynthia Graham）在仔细研究女性性兴奋障碍后发现，一些女性报称其性欲的产生一时会先于性兴奋，一时则相反；而后者则跟麦斯特与强生的模型相违。由于性欲低落障碍与女性性兴奋障碍之间的共病率很高，所以她意图将它们两者合拼之，统合成“性兴趣/兴奋障碍”。哈特曼（Hartmann）等人总结了他们对当前性反应周期模型的观点，并得出结论：“若只简单地扩展和延续DSM-IV的标准及传统反应周期分类系统，那么诊断分类和亚型则永远不可能充分反映女性真实的性问题”。