Autonominen hermosto säätelee kehon sisäisiä toimintoja - verenkiertoa, hengitystä, ruoansulatusta. Se on tahatonta, koska sen toiminta ei riipu tahdostamme ja toimii koordinoidusti perifeerisen eli vapaaehtoisen hermoston kanssa. Autonominen hermosto alkaa ganglioista tai suurista neuronikokoelmista, jotka sijaitsevat selkärangan kummallakin puolella ja toimii kahdessa jaossa: sympaattisen ja parasympaattisen.
Autonomisen hermoston sympaattinen osaston tehtävänä on aktivoida kehon elinten toimintaa ja stimuloida erilaisia reaktioita hätätilanteissa tai korkean energiankulutuksen yhteydessä: lisää aineenvaihduntaa, lisää aivojen verenkiertoa, laajentaa keuhkoputkia ja pupilleja, lisää hikoilua ja sykettä, nostaa verenpainetta puristusvaltimoiden kautta, stimuloi lisämunuaisia.
Autonomisen hermoston parasympaattinen jako suorittaa päinvastaista, estävää toimintaa: elimistö käyttää tätä hermostoa lepotilassa ja rentoutuneessa tilassa, koska se säästää energiaa. Se osallistuu ruoansulatukseen, joten syömisen jälkeen tunnet uneliaisuutta. Parasympaattinen hermosto hidastaa sydämenlyöntiä, supistaa hengitysteitä, alentaa verenpainetta, lisää eritteitä nenä-, sylki- ja kyynelrauhasista sekä lisää peristalttisia liikkeitä ja suoliston eritteitä.