מערכת העצבים העצמאית קשורה לכל האיברים הפנימיים ולפעולות, שמתרחשות גם כשאנו לא שמים לב אליהן. למשל: פעולות הלב, הנשימה והעיכול. גם תופעות, כמו: הזעה, שינויים בקצב-לב והתרגשות, קשורות למערכת העצבים העצמאית, הפועלת בפיקוח המוח אך ללא מודעות שלנו.
למערכת העצבים העצמאית שני חלקים – המערכת הסימפתטית והמערכת הפרה-סימפתטית.
המערכת הפרה-סימפתטית מפקחת על פעולות האיברים הפנימיים בשעת רוגע ודואגת לקיומם השוטף של תפקודים יומיומיים כגון פעולות מעיים. המערכת הסימפטתית נכנסת לפעולה במצבי לחץ, כשהגוף מתגייס למאמץ, בזמן פציעה או לחץ נפשי פתאומי. במצבים כאלה גורמת המערכת הסימפטתית לשינויים בגוף המתאימים למצב הלחץ – קצב הלב מתגבר, החומר גליקוגן שבכבד מתפרק לסוכר זמין ומועבר לדם וכדומה. התגובה הזו למצבי לחץ מתרחשת ברובה דרך העצבים הסימפתטיים ובחלקה על ידי החומרים אדרנלין ונוראדרנלין המופרשים לדם מבלוטות יותרת הכיליה. חומרים אלה פועלים על אברי מטרה כגון הלב והכבד והשפעתם ממושכת יותר מזו של העצבים.
איברים רבים בגוף מקבלים דחפים עצביים גם מהמערכת הסימפטתית וגם מהמערכת הפרה-סימפטתית אך כל אחת משפיעה באופן שונה.
למשל:
העצבוב הסימפתטי מרחיב את קוטר האישון, העצבוב הפרה-סימפתטי – מכווץ.
העצבוב הסימפתטי מחיש את קצב הלב, העצבוב הפרה-סימפתטי – מאט.
העצבוב הסימפתטי מדכא את תנועתיות המעיים, העצבוב הפרה-סימפתטי – מגביר.
העצבוב הסימפתטי מרחיב את קוטר האישון, העצבוב הפרה-סימפתטי – מכווץ.
העצבוב הסימפתטי מונע השתנה, העצבוב הפרה-סימפתטי – מאפשר השתנה.
מערכת העצבים העצמאית חשובה לפעילות תקינה של הגוף כיוון שהיא "שולטת" בפעולתם של האיברים החיוניים.