Il sistema nervoso autonomo controlla le funzioni vegetative, ossia le attività involontarie di ghiandole, organi e della muscolatura liscia. Esso è distinto in sistema nervoso autonomo simpatico e sistema parasimpatico. Il sistema simpatico mantiene l'organismo in una condizione di all'erta, preparandolo a una pronta risposta energetica in condizioni di stress. Il parasimpatico favorisce il risparmio energetico e condizioni di rilassamento dell'organismo. Ciascun nervo del sistema autonomo possiede due neuroni, che portano l'informazione dal sistema nervoso centrale all'organo che esso innerva. La posizione delle sinapsi tra i neuroni è diversa nei due sistemi: nel simpatico essa si trova nei gangli prossimi al midollo spinale; nel parasimpatico è localizzata nei gangli posti in vicinanza o all'interno degli organi. Gli effetti del sistema nervoso autonomo possono essere controllati secondo tecniche che prendono il nome di biofeedback.