Sistema nervoso autônomo ^{(português brasileiro)} ou sistema nervoso autónomo ^{(português europeu)} (também chamado sistema neurovegetativo ou sistema nervoso visceral) é a parte do sistema nervoso que está relacionada ao controle da vida vegetativa, ou seja, controla funções como a respiração, circulação do sangue, controle de temperatura e digestão.

No entanto, ele não se restringe a isso. É também o principal responsável pelo controle automático do corpo frente às modificações do ambiente. Por exemplo, quando o indivíduo entra em uma sala com um ar-condicionado que lhe dá frio, o sistema nervoso autônomo começa a agir, tentando impedir uma queda de temperatura corporal. Dessa maneira, seus pelos se arrepiam (devido a contração do músculo pilo-eretor) e ele começa a tremer para gerar calor. Ao mesmo tempo ocorre vasoconstrição nas extremidades para impedir a dissipação do calor para o meio. Essas medidas, aliadas à sensação desagradável de frio, foram as principais responsáveis pela sobrevivência de espécies em condições que deveriam impedir o funcionamento de um organismo. Dessa maneira, pode-se perceber que o organismo possui um mecanismo que permite ajustes corporais, mantendo assim o equilíbrio do corpo: a homeostasia.