Układ nerwowy autonomiczny kontroluje mimowolne funkcje organizmu – tętno, trawienie, oddychanie, pocenie się i regulację narządów wewnętrznych. Działa w dużej mierze poza świadomością, ale jest niezbędny do przetrwania.

Składa się z dwóch głównych części, które często działają przeciwstawnie. Część współczulna przygotowuje organizm do działania: przyspiesza bicie serca, rozszerza źrenice, kieruje krew do mięśni i uwalnia adrenalinę. Część przywspółczulna sprzyja wypoczynkowi i regeneracji: zwalnia bicie serca, pobudza trawienie i oszczędza energię. Trzecia część, jelitowy układ nerwowy, zarządza przewodem pokarmowym z dużą niezależnością.

Oba obszary są aktywne przez cały czas; równowaga między nimi zmienia się w zależności od okoliczności. Przewlekła dominacja układu współczulnego jest powiązana z chorobami związanymi ze stresem. Biofeedback i niektóre praktyki medytacyjne mogą zwiększyć świadomy wpływ na funkcje, które kiedyś uważano za całkowicie automatyczne, co dowodzi, że granica między funkcją autonomiczną a dobrowolną nie jest absolutna.

Za każdym razem, gdy serce przyspiesza pod wpływem nagłego hałasu lub uspokaja się po posiłku, układ nerwowy autonomiczny dostosowuje środowisko wewnętrzne do sytuacji.