Otonom sinir sistemi, sinir sisteminin iç organların, endokrin ve ekzokrin bezlerinin, kan ve lenfatik damarların ve kısmen kasların aktivitesini düzenleyen bir parçasıdır. Vücuttaki metabolizma ile yakından ilişkilidir ve kan dolaşımı, solunum, sindirim, boşaltım ve üreme gibi işlevlerden sorumludur.
Otonom sinir sistemi sempatik ve parasempatik olmak üzere iki bölüme ayrılır.
Parasempatik sinir sistemi sakral omurilik ve beyin sapındaki merkezler tarafından innerve edilir. Kranial sinirler yoluyla pelvik organların ve diğer organların aktivitesini düzenler. Etkinliği sempatik sistemin eyleminin tersidir; parasempatik sistem kalp atışını yavaşlatır, kan basıncını düşürür ve göz bebeklerinin ve bronşların daralmasına neden olur.
Otonom sinir sistemi, vücudun bütünsel davranışını sağlamak için somatik sistemle yakın etkileşime girer. Rahatsızlıkları bitkisel distoniye yol açabilir. Otonom sinir sistemi hastalıklarının tedavisi, nedenlerin ortadan kaldırılmasını ve ilaç ve fizik tedavi yardımıyla normal işleyişin yeniden sağlanmasını amaçlamaktadır.