Mennesker har udover CNS og PNS også et nervesystem, som ikke kan påvirkes med den almindelige vilje. Nervesystemet kaldes det autonome nervesystem. Autonom betyder "selvstyrende". Det autonome nervesystem består af to modsatrettede systemer. Det ene, der kaldes det sympatiske nervesystem, fremmer en funktion, fx i forbindelse med flugt. Det andet kaldes det parasympatiske nervesystem og virker hæmmende.

De to systemer kan sammenlignes med speederen og bremsen i en bil. Speederen er det sympatiske system der sætter gang i en reaktion. Bremsen er det parasympatiske system, der sørger for at kroppen kommer tilbage til en hviletilstand.

Det autonome nervesystem regulerer alle organers funktioner. Det styrer fx også vejrtrækningen. Du kan ikke pludselig bestemme dig til at holde op med at trække vejret. Blodtrykket styres også af det autonome nervesystem. Hvis du rejser dig hurtigt op, opfanges ændringen af sanseceller som sender signaler til hjernen og dermed det autonome nervesystem. Blodtrykket bliver herefter tilpasset de nye omstændigheder uden du mærker det. Det sker som en refleks.