Secara anatomi susunan saraf otonom digolongkan ke dalam Sistem Saraf Tepi, tetapi secara fungsional merupakan sistem yang terpisah yang sangat dipengaruhi oleh Sistem Saraf Pusat. Sistem saraf otonom berperan untuk mempertahankan keseimbangan di dalam tubuh yang disebut sebagai homeostasis.
Sistem saraf otonom mengatur:
- Sekresi kelenjar
- Kontraksi dan kecepatan denyut otot jantung
- Kontraksi dan kecepatan kontraksi otot polos
- Sistim sirkulasi darah.
Sejak sistem otonom ditemukan oleh Langley pada tahun 1921, sistem saraf otonom hanya meliputi serat eferen viseral saja. Pendapat ini sesungguhnya sudah tidak tepat lagi karena disamping serat eferen juga ada serat aferen (serat saraf sensoris viseral) yang memberi informasi pada badan kita akan adanya rasa sakit atau tidak enak yang terjadi di dalam tubuh yang tidak terpisahkan dari sistem ini seperti rasa berdebar-debar karena detak jantung yang cepat, rasa melilit pada perut dan sebagainya. Walaupun sistem saraf otonom berfungsi secara otomatis, tetapi tetap dikendalikan oleh Sistem Saraf Pusat, misalnya emosi terhadap lingkungan sekitar.
Pusat koordinasi antara sistem saraf otonom dengan bagian saraf lainnya terletak di hipotalamus.
Sistim saraf otonom mempunyai 2 buah neuron motorik yaitu sebuah di dalam substansia grisea medula spinalis atau batang otak (brain stem) yang disebut neuron preganglionar dan sebuah diluar Sistem Sara Pusat (di dalam ganglia) yang disebut sebagai neuron postganglionar. Sistem saraf otonom ini terdiri atas sistem saraf simpatis dan parasimpatis.