内臓や血管に分布する神経を自律神経といい、働きの方向が異なる交感神経と副交感神経とに分かれる。交感神経は血圧を上げ、発汗を促し、骨格筋への血流を増やすなど、身体を緊張・活動状態にする。副交感神経は逆に血圧を下げ、胃腸の活動を活発にするなど、身体を安静・休息状態にする。どちらも中枢神経から出た節前（せつぜん）ニューロンの軸索が神経節で節後（せつご）ニューロンに接続し、その軸索が標的細胞に到達して信号を伝える。交感神経の節前線維は、胸神経と上部腰神経を通るが、副交感神経の節前ニューロンは、迷走神経などの脳神経と仙骨神経を通る。また、節後ニューロンの伝達物質も、交感神経では主にノルアドレナリンが用いられ、副交感神経ではアセチルコリンが用いられる。多くの臓器では、交感神経と副交感神経の両方により支配されているが、たとえば心臓では交感神経の刺激により心拍数と拍出量が増加し、副交感神経の刺激により心拍数と拍出量が減るなど、伝達物質の違いによって逆方向の作用が引き起こされる。