L'"uretra membranosa", chiamata anche "uretra trigonale", "membranacea", "diaframmatica", "sfinteriale" o "intermedia", è il segmento più distale dell'uretra retrograda. Si sviluppa dall'uretra postprostatica (uscente dall'apice della prostata) e si estende fino al bulbo uretrale (ove incontra la metà ventrale del pene), perforando il diaframma urogenitale circa 2,5 cm sotto e dietro la sinfisi pubica. Si estende verso il basso e in direzione anticaudale con una cospicua concavità anteriore, designando una curva di raggio variabile: l'arco uretrale o uretropelvico. La maggior parte di questo segmento uretrale è completamente circondata dalle fibre muscolari uretraciniche dello sfintere uretrale esterno, che compongono un rivestimento circolare detto uretra esterna; è inoltre posto in relazione con il muscolo contralaterale dell'uretra. Su entrambi i lati, circa a metà del diaframma urogenitale, si trovano le due ghiandole diaframmatiche che fanno parte del complesso delle ghiandole di Cowper. I loro dotti pre-eiaculatori sfociano tuttavia nel segmento successivo, l'uretra bulbare, nella zona in cui sboccano anche le ghiandole bulbouretrali e terminano i frenuli della cresta uretrale. Come ogni altro segmento, l'uretra membranosa contiene ed è circondata da un complesso labirintico di ghiandole uretrali e parauretrali, il cui numero complessivo supera ampiamente il centinaio; inoltre include minuscole creste uretrali ed è attraversata dalla cresta uretrale superiore. Il pavimento uretrale di questo tratto è noto come membrana uretrale o fascia uretro-trigonale.