管理各器官的平滑肌、心肌、腺体和内脏器官活动的神经系统，包括中枢、内脏感觉（脏传入）纤维和内脏运动（脏传出）纤维。根据解剖学和生理学研究，可分为交感神经和副交感神经，对器官实行双重支配，共同管理器官运动，又称植物性神经系。

自主神经的低级中枢位于脊髓和脑干中，高级中枢位于丘脑及其下部，最高中枢位于大脑皮层。

混于交感神经和副交感神经内，沿脊神经的背根和迷走神经传入脊髓和脑干，通过丘脑及丘脑下部，到达大脑皮层，经分析综合后，产生感觉。内脏感觉迟钝，且不准确，但对牵拉、扩张或痉挛性收缩等刺激敏感，会引起剧烈疼痛。脏传入纤维形态特征与躯体相似，故一般所说的自主神经系仅指脏传出纤维。

内脏运动（脑传出）纤维

与躯体运动纤维有很大差异，一是躯体运动纤维从低级中枢到支配的骨骼肌之间不需转换神经元，而自主神经从低级中枢到心肌、平滑肌和腺体要转换神经元。第一个神经元胞体位中枢，称节前神经元：发出的纤维称节前纤维；第二个神经元位于外周的自主神经节（包括交感神经节和副交感神经节）内，称节后神经元，发出节后纤维到效应器。二是躯体神经受意识直接支配，而内脏运动神经仅受大脑皮层的间接控制，不是意识支配，具有相对独立性。三是自主神经分为形态、机能不同的交感神经和副交感神经，对器官双重支配，共同协调器官的活动。

交感神经

低级中枢位于胸腰部脊髓灰质侧柱，从节前神经元发出的节前纤维，混于脊神经腹根内出椎间孔，走向交感神经节换元。交感神经节有位于脊柱两侧的椎旁节，以及位于腹腔内的椎前节。椎旁节按部位分为颈神经节、胸神经节，腰神经节和荐神经节，借神经纤维串联成交感神经干，又称交感神经链。椎前节有腹腔神经节、肠系膜前神经节和肠系膜后神经节。节后神经元发出节后纤维，一部分返回脊神经，随脊神经分布到四肢和体壁的血管、汗腺和竖毛肌：另一部分形成神经丛，分布到头部、颈部、胸腔、腹腔和盆腔的内脏器官、眼球瞳孔开肌、腺体等。交感神经节后纤维末梢释放肾上腺素类神经递质，引起瞳孔扩大、心跳加快加强、支气管扩张、胃肠蠕动减弱、抑制腺体分泌、竖毛肌收缩等。

副交感神经

低级中枢位于脑干和荐部脊髓灰质侧柱。因此，根据部位可分为颅部和荐部。

颅部

副交感中枢位于中脑、脑桥和延髓。从中脑的动眼神经副交感核发出的节前纤维，沿动眼神经（Ⅲ）至睫状神经节换元，发出节后纤维到瞳孔括约肌、睫状肌。从脑桥上涎核发出的节前纤维，沿面神经（Ⅶ）分支到蝶腭神经节或下颌神经节换元，节后纤维分布到泪腺、下颌腺、舌下腺等。从延髓的下涎核发出的节前纤维，经舌咽神经（Ⅸ）到耳神经节换元，节后纤维分布到腮腺。颅部最粗大的副交感神经由迷走神经背核发出的节前纤维，出颅腔后形成迷走神经（Ⅹ），沿气管两侧入胸腔和腹腔，在所支配的器官附近或壁内的神经节内换元，节后纤维分布于心、肺、胃、肠、肝、胰等脏器。

荐部

低级中枢位于2～4荐髓灰质侧柱，发出节前纤维出椎间孔，离开荐神经，形成盆内脏神经，与交感神经支共同形成神经丛。节后神经元位于支配脏器附近或壁内的副交感神经节内，发出节后纤维分布到直肠、膀胱、生殖器官等。

副交感神经的节后纤维末梢，能释放乙酰胆碱，从而引起瞳孔缩小、心跳减慢减弱、支气管缩小、胃肠蠕动加强和腺体分泌增加等。

圆口类动物只形成一些分散的交感神经节，副交感神经纤维见于迷走神经内，分布到肠和膀胱，有的尚分布到心。板鳃鱼类具有一系列交感神经椎旁节，仅以疏松的神经丛相连；其分支分布于内脏，不分布到头部和皮肤。真骨鱼类、两栖类、爬行类、鸟类均与哺乳类一样，交感神经椎旁节之间以神经束相连，形成明显的一对交感神经链。真骨鱼类和有尾两栖类的第Ⅶ和Ⅸ脑神经中无副交感神经纤维。