Základní funkcí autonomního nervového systému je řízení činnosti vnitřních orgánů. Ovládá srdce, žlázy, hladké svalstvo, a na rozdíl od výše zmíněného somatomotorického („tělesněpohybového“) systému je v naprosté většině jeho činnost vůlí neovlivnitelná. Sestává se z oddílu sympatického a parasympatického. Odpověď obou systémů bývá ve velké většině případů protichůdná. Oba systémy jsou však v jisté funkční rovnováze. V konkrétních situacích však může některá ze složek převažovat. Za klidových podmínek, zejména u sportovců, je v převaze systém parasympatický. Při pohybové aktivitě převládá aktivita sympatiku se zvýšenou tvorbou a vyplavováním katecholaminů (adrenalin a noradrenalin) z dřeně nadledvin. Tyto hormony jsou uvolňovány nejen při zátěži fyzické, ale i psychické. Typické je zvýšení tonu (napětí) sympatiku při „mobilizaci organismu“ v rámci předstartovních stavů.