Периферната нервна система е продължение на централната нервна система. Общата му функция е да пренася информация от централната нервна система до други части на тялото, за да поддържа нормалната функция на тялото. Тя дава възможност на тялото да реагира доброволно и неволно на всякакви стимули. Той е съставен от снопове от нервни влакна, които лежат отвъд главния и гръбначния мозък. Някои от сноповете на нервните влакна продължават да инервират скелетните мускули и сензорните рецептори. Тези влакна съдържат соматичната нервна система. Останалите нервни влакна инервират висцерални органи, гладки мускули, жлези и кръвоносни съдове. Тези влакна съдържат автономната нервна система.
Соматичната нервна система е съставена от нерви, които произхождат от гръбначния мозък. Нервите, които доставят мускули на главата, произхождат от мозъка. Състои се от моторни неврони, които доставят скелетните мускули, за да позволят движение. Аксонът му е непрекъснат от гръбначния мозък до скелетния мускул, образувайки нервно-мускулния възел. Невромускулният възел е важна структура за невротрансмисия за стимулиране на мускулната контракция. Инхибирането на локомоцията става чрез инхибиторни пътища, идващи от централната нервна система.
Пространството между моторния неврон и скелетния мускул се нарича синаптична цепнатина. Аксоновият терминал на моторните неврони освобождава невротрансмитера, ацетилхолин, който е единственият невротрансмитер за соматичната нервна система. Ацетилхолинът се съхранява във везикули, разположени на крайния край на нервното влакно, наречен на копчето, наречен терминален бутон. Бутонът на терминала съдържа калциеви канали. Когато калция е достатъчно освободен, това задейства освобождаването на ацетилхолин от везикулите в синаптичната цепка. Ацетилхолинът се свързва с никотиновите холинергични рецептори, което активира серия от химични реакции, които променят йонния състав на крайната плоча на двигателя.
Освобождаването на ацетилхолин стимулира отварянето на йонни канали за натрий и калий. Йонните частици носят електрически заряд и градиент на концентрация. Тази реакция обикновено се движи натрий навътре и калий навън, причинявайки деполяризация на крайната пластина на двигателя. Това позволява електрически ток да тече от деполяризираната крайна пластина на двигателя и съседните области, задействащи отварянето на натриеви канали с напрежение. Това разпространява потенциал за действие в целия ефект на органа, който е скелетният мускул. Инициираната електрическа потенциална активност се разпространява в целия мускул, което позволява свиване на скелетните мускулни влакна. Споменатата по-горе верига от събития дава възможност за доброволен контрол на мускулните групи, който е от съществено значение за движението.
Вегетативната нервна система е съставена от нерви, които произхождат от мозъка и гръбначния мозък. Известна е още като висцерална нервна система, тъй като нейните нервни снопове продължават да доставят висцерални органи и други вътрешни структури. Аксонът му е прекъснат и се отделя от ганглий, образувайки верига с две неврони. Вегетативната нервна система има два функционално различни подразделения. Симпатичното разделение позволява на човешкото тяло неволно да реагира на извънредни ситуации, създавайки реакция „борба или бягство“. Парасимпатиковото разделение дава възможност за нормални висцерални функции, като позволява съхраняване на енергия за запазване на телесните резерви.
Преганглионните неврони на автономната нервна система отделят ацетилхолин в синаптичната област, който се свързва с никотиновите холинергични рецептори на постсинаптичната мембрана. В парасимпатиковата нервна система след ганглийните неврони също отделят ацетилхолин, който се свързва с мускариновите рецептори, разположени в слюнчените жлези, стомаха, сърцето, гладките мускули и други жлезисти структури. В симпатиковата нервна система след ганглийните неврони освобождават норепинефрин, който се свързва с алфа-1 рецепторите в гладката мускулатура, бета-1 рецепторите в сърдечния мускул, бета-2 в гладката мускулатура и алфа-2 адренергичните рецептори.
Както симпатиковите, така и парасимпатиковите нервни влакна присъстват във всички висцерални органи. Основните ефективни органи, които регулират хомеостатичните органи, са кожата, черния дроб, панкреаса, белите дробове, сърцето, кръвоносните съдове и бъбреците. Нервните влакна от симпатиковите и парасимпатиковите подразделения се допълват по функция, за да позволят неволни механизми, които запазват вътрешните хомеостатични механизми. Кожата служи за регулиране на основната температура на тялото чрез запазване или запазване на загубата на вода от потните жлези. Черният дроб и панкреасът регулират метаболизма на глюкозата и липидите. Белите дробове регулират концентрацията на кислород и киселинни частици в кръвта, като позволяват вдишване на кислород и издишване на въглероден диоксид. Сърцето и кръвоносните съдове регулират кръвното налягане чрез сърдечни ритмични възли и промяна на диаметъра на стената на кръвоносните съдове. Бъбреците регулират отделянето на токсини в тялото. Също така работи синергично с белите дробове, за да поддържа нормални нива на рН в кръвта.
Соматичната и автономна нервна система имат очевидни анатомични и структурни различия, които пораждат различни функции. Соматичните нерви предимно идват от гръбначния мозък и са съставени от моторни неврони, които пътуват до скелетния мускул. Той освобождава ацетилхолин, който стимулира доброволното свиване на скелетните мускули. Функцията му се контролира от структурите на централната нервна система като двигателната кора, базалните ганглии, мозъчният мозък, мозъчният ствол и гръбначният мозък. От друга страна, автономните нерви идват както от гръбначния мозък, така и от мозъка, който пътува до различни вътрешни органи, гладки мускули, жлези и кръвоносни съдове. Състои се от верига с две неврони с преганглионална област, която освобождава ацетилхолин, и пост-ганглиона зона, която освобождава ацетилхолин за парасимпатиковите терминали и норепинефрин за симпатиковите терминали. Освобождаването на невротрансмитер позволява неволен контрол на висцералните органи чрез стимулация или инхибиране. Това се регулира от структурите на централната нервна система като префронтална кора, хипоталамус, медула и гръбначен мозък.