Sinir sistemi içinde yer alan ve organizmanın istem dışı fonksiyonlarını yöneten sisteme otonom sinir sistemi adı verilir. Bu sistem iç organları, istem dışı çalışan düz kasları pankreas,tükürük bezleri, ;böbreküstü medullasını, göz yaşı bezlerini denetim altında tutmaktadır. Otonom sinir sistemi de görevleri genellikle birbirine zıt fonksiyonları idare etmek olan iki sistem halinde çalışır. Bunlara sempatik sistem ve parasempatik sistem adı verilir. Sempatik sistemin kimyasal ileticisi yani mediyatörü adrenalin, parasempatik sisteminki ise asetilkolindir. Omurilik içinde her iki sisteme ait merkezler sıralanmıştır. Bu merkezlerden çıkan sempatik veya parasempatik hareket lifleri, ayrı lifler halinde veya bir sinir lifi içinde müşterek olarak kontrol altında bulundurdukları organa giderler.
