自主神經系統控制身體的非自主功能，例如心率、消化、呼吸、流汗、內臟器官的調節。它主要在意識之外運作，但對生存至關重要。

它由兩個主要部分組成，這兩個部分通常作用相反。交感神經系統使身體做好行動準備：它加快心率、擴張瞳孔、將血液輸送到肌肉並釋放腎上腺素。副交感神經系統則促進休息和恢復：它減緩心率、刺激消化並保存能量。第三個部分，即腸神經系統，在很大程度上獨立控制胃腸道。

交感神經和自主神經系統總是處於活躍狀態；二者之間的平衡會隨情況而改變。慢性交感神經優勢與壓力相關疾病有關。生物回饋和某些冥想練習可以增強對以往被認為完全自動的功能的自主控制，這表明自主控制和自願控制之間的界線並非絕對。

每當心臟因突然的噪音而加速跳動，或飯後心臟平靜下來時，自主神經系統都在調整內部環境以適應當下的情況。