Peran utama sistem saraf otonom adalah mengatur fungsi tubuh yang penting, seperti detak jantung dan pernapasan. Fungsi-fungsi ini cukup penting sehingga kontrol sukarela minimal. Seseorang dapat mengontrol laju pernapasannya tetapi tidak dapat menghentikannya sama sekali, karena pernapasan akan dilanjutkan segera setelah kesadaran hilang. Fungsi lain, seperti detak jantung, pencernaan dan suhu tubuh, berada di bawah kendali sukarela.
Sistem saraf seseorang dibagi menjadi dua subsistem: sistem saraf pusat, yang terdiri dari sumsum tulang belakang dan otak, dan sistem saraf tepi, yang mencakup semua saraf lainnya. Pembagian selanjutnya dari sistem saraf perifer ke dalam sistem otonom dan sensorik-somatik dapat dibedakan, sebagian, berdasarkan tingkat kontrol sadar yang diperlukan untuk berfungsi. Fungsi sensorik-somatik, seperti aktivitas otot dan pemrosesan informasi sensorik, berada di bawah banyak kendali sukarela. Fungsi otonom, seperti pernapasan dan sirkulasi, dapat dimodifikasi secara sadar tetapi umumnya lebih refleksif dan otomatis daripada fungsi somatik.
Saraf yang mengontrol organ otot polos, seperti usus, otot jantung, pernapasan, dan kelenjar tubuh, membentuk sistem saraf otonom. Ini dibagi menjadi tiga komponen utama: sistem saraf simpatik, yang mengaktifkan sistem ini sesuai kebutuhan; sistem parasimpatis, yang melemaskannya; dan sistem enterik, yang mengatur sistem pencernaan. Sistem otonom juga bertanggung jawab untuk memantau kondisi internal dan mengarahkan sumber daya menuju atau menjauh dari organ tertentu sesuai kebutuhan untuk menjaga tubuh berfungsi secara optimal.
Menanggapi bahaya adalah peran sekunder dari sistem saraf otonom. Cabang simpatik mengontrol respons fight-or-flight yang memungkinkan semua hewan, termasuk manusia, untuk merespons ancaman. Ketika bahaya dirasakan, sistem saraf simpatik menggerakkan dan mengarahkan darah menjauh dari perifer tubuh dan menuju jantung, paru-paru, dan otak. Peningkatan denyut jantung dan pernapasan akan memberi energi pada orang tersebut dan mempersiapkannya untuk melawan atau melarikan diri dari situasi tersebut.
Menenangkan diri setelah bahaya berlalu adalah domain cabang parasimpatis dari sistem saraf otonom. Meskipun sistem saraf otonom terutama refleksif, beberapa praktisi terampil mampu merekrutnya untuk meningkatkan relaksasi dan konsentrasi. Pernapasan adalah fungsi otonom yang paling mudah dikontrol, dan banyak orang dapat menggunakan kontrol napas untuk bersantai, mengurangi stres, dan meminimalkan rasa sakit. Lainnya menggunakan yoga dan latihan meditasi untuk meningkatkan konsentrasi dan menimbulkan perasaan tenang dengan memicu sistem parasimpatis untuk memperlambat detak jantung dan meningkatkan sirkulasi mereka.