Bu sistem ise, MSS ile vücuttaki bütün iç organlar ve bezler arasında mesaj taşıyan
tüm nöronlardan oluşur. Otonom sinir sistemi, nefes alıp verme, uygun kan akışını sağlama
gibi temel hayati süreçleri yürütür ve düzenler. insan yaşadığı sürece, bilincli olarak kontrol
etmeye gerek olmaksızın (istemsiz olarak) bu sistemde çalışır veya bu sistem çalıştığı sürece
insan fiziksel olarak yaşayabilir. Biz uyurken veya anestezi altındayken çalışmasını sürdürür.

Otonom sinir sistemi, heyecanlar ve bazı duyu deneyimlerini anlamak için gerekli olduğundan
insan davranışlarıyla ilgilenenler için de önemlidir.
Otonom sinir sistemi, sempatik sistem ve parasempatik sistem olmak üzere iki bölüm
hâlinde işlev görür. Her iki bölümde doğrudan vücudumuzdaki iç salgı bezlerinin ve düz
kasların faaliyetlerini kontrol eder ve düzenler.
Sempatik bölümün sinir lifleri korku, kaygı, duygusal gerginlikler, stres gibi
heyecan/duygu durumlarında çalışır. Vücudun acil durumlarda çok hızlı ve yoğun bir şekilde
harekete geçmesi ve uyanık olması için gerekli hazırlıkları yapar. Böylece kan basıncı ve
solunum hızlanır, gözbebekleri büyür, duyusal keskinlik ve dikkat artar, fazla enerji için şeker
ve yağ salgılanır. Böylece vücut mücadele etmek, kaçmak ya da korunmak istediği durum için
hazırlanmış olur.
Parasempatik bölümün sinir lifleri ise, aynı durumlarda ancak üretilmiş bu tepkileri
durdurmak ve düzenlemek için işlev görür. Eğer heyecan yaratan durum ortadan kalkmış veya
azalmışsa, sistemin normal dengesini bulması için gerekli durdurucu veya dengeleyici
düzenlemeleri yapmak parasempatik bölümün işidir.
Bu iki sistem birbiriyle uyumlu veya birbirlerini dengeleyecek bir şekilde çalışırlar.
Yakın zamanlara kadar, bu iki sistemin yalnızca birbiriyle zıt çalıştıkları düşünülürdü. Ancak
artık, bazen karşıt işlev gördükleri, bazen bağımsız ve bazen de aynı anda çalışabildikleri
kabul edilmektedir. Sempatik ve parasempatik sistemlerin tüm organlarla bağı vardır ancak
her acil durumda tüm organların birden aktif hâle geçirilmesi gerekmez.
Otonom sinir sistemi, adından da anlaşılabileceği gibi, kendi kendine çalışmaktadır.
Ancak son zamanlarda bazı çalışmalarda bireylerin, biyolojik geri bildirimler üzerinde
çalışarak kalp atış hızlarını düşürmek veya solunumlarını yavaşlatmak gibi bazı
müdahalelerde bulunabildikleri gösterilmiştir.