Çevresel sinir sistemi, beyin ve omurilik dışındaki tüm sinir yapılarını kapsar. Merkezi sinir sistemini uzuvlara, organlara ve duyu reseptörlerine bağlar.

Duyusal (afferent) dallar, deri, kaslar, eklemler ve iç organlardaki reseptörlerden gelen bilgileri içeriye taşır. Motor (efferent) dallar ise komutları dışarıya, kaslara ve bezlere iletir. Somatik sistem istemli iskelet kaslarını kontrol eder; otonom sistem ise istemsiz fonksiyonları düzenler ve kendisi de sempatik ve parasempatik dallara ayrılır. Kraniyal ve spinal sinirler, periferik sistemin başlıca yollarını oluşturur.

Merkezi sinir sisteminin aksine, periferik sinirler yaralanmadan sonra daha büyük bir yenilenme kapasitesine sahiptir, ancak iyileşme genellikle eksik kalır. Periferik nöropati, Guillain-Barré sendromu ve çeşitli sinir sıkışmaları gibi hastalıklar, bu yolların kırılganlığını göstermektedir. Periferik sinir sistemi, vücudun genişletilmiş bağlantı ağıdır; bu ağ olmadan beyin dünyadan ve içinde yaşadığı vücuttan izole olurdu.

Beyne ulaşan her duyum ve kaslara ulaşan her komut, çevresel sinir sistemi üzerinden ilerler.