Mellan 2012 och 2015 ökade fallen av syfilis med 76 %, från 3 001 till 5 288, medan gonorréinfektioner ökade med 53 %, från 26,880 till 41.193, visar uppgifter från Folkhälsan i England.
Uppgången var anmärkningsvärd bland män som har sex med män.
Samtidigt minskade antalet genitala vårtor tack vare en vaccinationskampanj.
Andelen sexuellt överförda infektioner som grupp minskade också något, totalt 434,456. Men experter säger att detta kan bero på att färre människor trädde fram för testning.
Chlamydia var den vanligaste diagnosen STI, som stod för nästan hälften av de fall som diagnostiserades 2015.
Ungdomar erbjuds rutinmässigt klamydiascreening, men endast 13 % av de unga männen och 32 % av de unga kvinnorna testades 2015.
Den stora minskningen av könsvårtor - en minskning med 7 procent - sågs hos unga kvinnor, och experter säger att detta troligen berodde på det nationella vaccinationsprogrammet för humant papillomvirus.
Alla flickor i åldern 12 till 13 år erbjuds jab som en del av NHS barnvaccinationsprogram.
FPA:s verkställande direktör, Natika Halil, sade att pojkar borde erbjudas vaccinet också, vilket är något som ministrarna överväger.
Genevieve Edwards, av Marie Stopes UK, sade att statistiken bör "sätt larmklockor ringer" om tillgången till sexuella hälsovårdstjänster för ungdomar och män som har sex med män.
"Vi måste hålla ett fokus på att förebygga sexuell ohälsa, och ge snabb diagnos och behandling till dem som behöver det," tillade hon.
Den brittiska föreningen för sexuell hälsa och hiv sade att den fortsatta ökningen av gonorré var extremt oroande, med tanke på den fortsatta spridningen av läkemedelsresistenta infektioner.
Doktor Gwenda Hughes, chef för STI:s övervakning vid PHE, sade: " Vi måste göra mer för att öka medvetenheten om STI och hur de kan förhindras, särskilt effektiviteten i att använda kondomer.
"Vi rekommenderar att alla som har sex med en ny eller tillfällig partner använder kondomer och testar regelbundet för hiv och STI."
Syfilis och gonorré sexuellt överförbara infektioner fortsätter att öka i England, visar nya siffror.