Hệ thần kinh tự chủ kiểm soát các chức năng không tự nguyện của cơ thể—nhịp tim, tiêu hóa, hô hấp, đổ mồ hôi và điều hòa hoạt động của các cơ quan nội tạng. Nó hoạt động phần lớn ngoài nhận thức của ý thức nhưng lại rất cần thiết cho sự sống còn.

Hệ thần kinh giao cảm có hai phân hệ chính thường hoạt động đối lập nhau. Phân hệ giao cảm chuẩn bị cho cơ thể hoạt động: nó làm tăng nhịp tim, giãn đồng tử, điều hướng máu đến cơ bắp và giải phóng adrenaline. Phân hệ phó giao cảm thúc đẩy sự nghỉ ngơi và phục hồi: nó làm chậm nhịp tim, kích thích tiêu hóa và tiết kiệm năng lượng. Phân hệ thứ ba, hệ thần kinh ruột, quản lý đường tiêu hóa với mức độ độc lập đáng kể.

Cả hai hệ thần kinh đều hoạt động liên tục; sự cân bằng giữa chúng thay đổi tùy theo hoàn cảnh. Tình trạng hệ thần kinh giao cảm chiếm ưu thế mãn tính có liên quan đến các bệnh do căng thẳng gây ra. Phản hồi sinh học và một số phương pháp thiền định có thể tăng cường khả năng kiểm soát tự nguyện đối với các chức năng từng được cho là hoàn toàn tự động, chứng minh rằng ranh giới giữa tự nguyện và tự động không phải là tuyệt đối.

Mỗi khi tim đập nhanh hơn khi nghe thấy tiếng động đột ngột hoặc ổn định lại sau bữa ăn, hệ thần kinh tự chủ đang điều chỉnh môi trường bên trong để phù hợp với từng thời điểm.