Đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện dựa trên mô hình của Masters và Johnson. Tuy nhiên, sự không chính xác đã được tìm thấy trong các mô tả về các giai đoạn đáp ứng tình dục. Ví dụ, Roy Levin đã xác định một số khu vực của mô hình chưa được chạm vào.[17] Đầu tiên, Masters và Johnson nói rằng chỉ có âm đạo được bôi trơn trong giai đoạn kích thích; Levin lập luận rằng labia tự sản xuất chất bôi trơn. Levin cũng trình bày nghiên cứu cho thấy các dấu hiệu kích thích sinh lý đầu tiên ở phụ nữ là tăng lưu lượng máu đến âm đạo, không phải bôi trơn. Ông cũng xua tan thông tin về đàn ông và phản ứng tình dục của họ; Masters và Johnson báo cáo rằng niềm vui có liên quan tích cực với khối lượng tinh dịch được xuất ra, nhưng Rosenberg, Hazzard, Tallman và Ohl đã đưa ra một nhóm người đàn ông một câu hỏi và thấy rằng nhiều người đàn ông báo cáo rằng niềm vui thể xác có liên quan đến sức mạnh của sự xuất tinh thay vì số lượng tinh dịch.[18] Hơn nữa, một số nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một số đàn ông có thể đạt cực khoái nhiều lần, bất chấp những gì Masters và Johnson đã báo cáo.[19][20]

Một số nhà nghiên cứu cũng chỉ trích cách Masters và Johnson định nghĩa phản ứng tình dục chỉ dựa trên khía cạnh sinh lý học; ví dụ, Everaerd và Laan đã phát hiện ra rằng hưng phấn tình dục có thể được định nghĩa là một trạng thái cảm xúc ở cả nam và nữ.[21] Các nhà nghiên cứu khác đã tuyên bố rằng thiếu sự phù hợp giữa hưng phấn tình dục chủ quan của phụ nữ và hưng phấn bộ phận sinh dục của họ.[11][13] Rosemary Basson lập luận rằng mô hình này giải thích kém về phản ứng tình dục của phụ nữ, đặc biệt là đối với những người có mối quan hệ lâu dài.[22]