Autonomā jeb veģetatīvā nervu sistēma ir svarīga centrālās un perifērās nervu sistēmas daļa, kas nodrošina iekšējo orgānu darbību saskaņā ar mainīgiem iekšējās un ārējās vides apstākļiem. Tā regulē cilvēka organisma reakcijas, sagatavojot organismu fiziskajai slodzei vai stresa situācijām, mobilizējot orgānu sistēmas (paaugstinot asinsspiedienu, paātrinot sirdsdarbību un elpošanu, pastiprinot svīšanu utt). Atpūtas brīžos tā savukārt relaksē organismu, ļaujot atjaunot enerģiju (sirdsdarbība palēninās, spiediens normalizējas utt.). Tātad autonomā nervu sistēma regulē sirdsdarbību, asinsspiedienu, elpošanu, svīšanu, gremošanu, zīlīšu reakciju, urināciju/defekāciju, endokrīno orgānu un seksuālo funkciju.
Autonomo nervu sistēmu iedala simpatiskajā un parasimpatiskajā nervu sistēmā. Tā darbojas autonomi un nav pakļauta cilvēka gribai, tomēr daļēji tās darbību ietekmē centrālā nervu sistēma (galvas smadzenes).