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  自律神經的控制中心位於下視丘以及腦幹,透過脊髓下達至各器官。它也接受大腦皮質以及邊緣系統的調節。 訊息由中樞神經傳出後,透過兩個神經元(節前神經元preganglionic neuron與節後神經元postganglionic neuron)傳至目標器官。交感神經系統的神經節位於第一胸椎至第二腰椎間(T1-L2)較靠近脊椎處,離臟器較遠。而副交感神經系統透過第3、7、9、以及第10條腦神經與骶髓(S2, S3, S4)下達訊息,有較長的節前神經元,在較靠近臟器或分佈於臟器內的神經節與較短的節後神經元形成突觸。 另外,神經可再依它們所釋放出的神經傳導物質來分類:交感神經與副交感神經的節前神經元釋出的傳導物質皆為乙醯膽鹼,搭配的受器(位於節後神經元細胞膜上)皆為尼古丁受器,交感神經的節後神經大多釋出腎上腺素,唯獨負責控制汗腺的交感節後神經釋出的是乙醯膽鹼,副交感神經的節後神經釋出乙醯膽鹼,搭配的受器為蕈毒鹼受器。

  「自律神經失調」是自律神經系統不正常運作下導致一系列症狀的統稱, 國際疾病分類標準(ICD-10)程式碼為G90。 造成自律神經失調的原因很多,先天基因的表現、重大或長期壓力的累積、飲食及生活作息的異常、藥物的副作用、以及糖尿病或者帕金森氏症等神經退化性疾病都可能造成自律神經失調。

  自律神經失調的症狀可能遍佈全身,一般人會有至少二到三種不同器官系統的症狀,症狀的呈現因人而異,焦慮、恐慌、失眠、眩暈、慢性鼻炎、姿勢性低血壓、心悸、胃食道逆流、大腸激躁症(腸躁症)、多汗症、頻尿、性功能障礙等...都可能因自律神經失調引起。患者通常經徹底檢查後仍無法找出能合理解釋症狀程度的器官病變,因此常被誤解為是心理作用或精神病。

  自律神經檢測的正式學術名稱為heart rate variability,簡稱HRV,中文稱為心率變異分析。最早於1963年由婦產科醫師Hon and Lee發現並在臨床上運用,判斷胎兒是否健康,因為在胎兒窘迫發生之前,心跳間隔的差異是最早出現變化的引數。於1970年代, Ewing團隊利用心率變異以及姿勢所引起的血壓變化等引數來診斷出糖尿病心臟自主神經病變。之後的20年間有超過一萬篇關於HRV的論文在國際主流期刊上發表,臨床研究顯示心率變異與各科疾病的預後有顯著的關連性,自律神經活性定量分析逐漸受到重視。歐洲心臟學會(European Society of Cardiology)及北美心律電生理學會(North American Society of Pacing and Electrophysiology)所成立的特別工作小組,於1996年公佈了”心率變異性之量測、生理意義及臨床應用”之國際標準。 利用HRV偵測自律神經及其他器官疾病的論文至今已不計其數,由於準確度高美國醫療保險業也將HRV/R-R間距加入給付專案(CPT 95921 and CPT 95922), 臺灣目前在神經內科及精神科對HRV的使用還不普遍。

  19世紀末, 英國劍橋大學的生理學家Walter Gaskell 與 John Langley 先後發現「每個體內的器官都被兩組性質相反的神經控制著」,並且定義了「自律神經系統」。美國哈佛大學的科學家Walter Cannon更於20世紀中葉進一步解釋了自律神經與體內平衡,和情緒以及高等大腦功能的相關性。
自主神經系統(英語:autonomic nervous system,縮寫為ANS),又稱植物神經系統(英語:vegetative nervous system,VNS)或內臟神經系統(英語:visceral nervous system,VNS),與軀體神經系統共同組成脊椎動物的周圍神經系統。所謂“自律(自主)”,是因為未受訓練的人無法靠意識控制該部分神經的活動。自律神經系統控制體內各器官系統的平滑肌、心肌、腺體等組織的功能,如心臟搏動、呼吸、血壓、消化和新陳代謝。