情绪还与我们的神经系统，尤其与自主神经系统密切相关。所谓“自主神经系统”，顾名思义，就是不经过我们的意识控制而自动运转。它专门控制并调节有机体各器官和组织的活动。在情绪刺激作用下，通过自主系统的活动，广泛激活有机体各器官和组织，产生明显的、超出常态生理节律的生理反应。自主神经系统的活动虽然不是情绪产生的中枢机制，但情绪却依靠它存在和发展。

交感神经系统与副交感神经系统

自主神经系统由交感神经与副交感神经两个分支系统所构成。交感系统与副交感系统共同控制与调节内脏器官（心脏、血管、胃、肠等），外部腺体（唾液腺、泪腺、汗腺等）以及内分泌腺（肾上腺、甲状腺等）活动。

交感神经与副交感神经的机能是对立的，交感神经会刺激身体的器官，使之出现激动状态，比如，瞳孔会放大，心跳加快，血压升高；副交感神经则会使瞳孔缩小，心率减慢，血压降低。二者互相颉颃，来维持身体的平衡。

自主神经系统的活动与情绪有密切关系。例如，焦虑导致消化道蠕动减弱，消化液分泌被抑制；愤怒引起肾上腺激素分泌增加，心血管活动加速，血压、血糖升高，皮温升高；恐惧则导致外周血管收缩，面色苍白，咽喉发干，皮温下降，出冷汗等。因此不同的情绪引发不同的自主神经活动，从而生理唤醒水平和器官激活程度也不尽相同。