L'innervazione parasimpatica dello stomaco deriva dai rami dei nervi vaghi anteriore e posteriore. Il nervo vago anteriore, che deriva dal nervo vago sinistro e dal plesso esofageo, è strettamente adeso allo strato muscolare esterno dell'esofago e si divide in rami epatici, gastrici e pilorici presso la piccola curvatura. Alcuni rami gastrici anteriori si distaccano dal vago anteriore per innervare fondo e parte del corpo dello stomaco (faccia superiore) mentre il ramo principale, detto nervo grande gastrico anteriore, decorre nel piccolo omento e la grande curvatura, emettendo rami per il corpo dello stomaco e per l'antro, il cui decorso segue quello delle arterie gastrica destra e sinistra, e poi rami verso il piloro (nervi pilorici). Il nervo vago posteriore decorre nella tonaca avventizia dell'esofago e vi è meno strettamente adeso. Emette rami gastrici che decorrono dietro il cardias e si distribuiscono alla faccia inferiore dello stomaco e dell'antro, e rami celiaci che si uniscono con il plesso celiaco. Altri plessi nervosi si trovano nella tonaca muscolare esterna (plesso di Auerbach) e nella sottomucosa (plesso di Meissner). Il parasimpatico dello stomaco è responsabile della motilità dello stomaco, della secrezione ghiandolare e del rilasciamento del piloro.