Esta parte do sistema nervoso autónomo provém do encéfalo, nomeadamente de vários núcleos situados no tronco cerebral e na região sagrada da medula espinal.

O sector dos núcleos do tronco cerebral é composto por neurônios cujas fibras pertencem a alguns pares cranianos (o par craniano III, que inerva a musculatura intrínseca do olho; o par VII, que inerva as glândulas lacrimais e salivares; o par IX, que inerva as glândulas parótidas; o par X, que inerva o coração, o aparelho respiratório e os órgãos do aparelho digestivo), o que proporciona a sua extensão até aos órgãos onde o sistema exerce a sua ação. Por seu lado, o sector que nasce na região sagrada da medula espinal é constituído por neurônios cujas fibras se estendem ao longo dos correspondentes nervos raquidianos até se unirem através do processo de sinapse a outros neurônios situados numa série de gânglios parassimpáticos, próximos dos órgãos sobre os quais as fibras, através de nervos específicos, exercem a sua ação: reto, bexiga e genitais. As fibras do sistema parassimpático exercem a sua ação através do neurotransmissor acetilcolina e dos receptores específicos, dos órgãos inervados, que desencadeiam as diferentes respostas, como a contração das pupilas, o aumento de todas as secreções glandulares (salivais, nasais, etc.) a excepção das sudoríparas, a diminuição dos batimentos cardíacos, a contração dos vasos sanguíneos musculares e a dilatação dos vasos cutâneos e viscerais, a constrição dos brônquios, etc., o que constitui um conjunto de respostas que determine uma melhor predisposição do organismo para o relaxamento e para o repouso.