Otonom sinir sistemi ya da özerk sinir sistemi, periferik sinir sisteminin, istemsiz yapılan hareketleri ve organ fonksiyonlarının kontrolünü gerçekleştiren bölümüdür. Kalp hızı, sindirim, solunum, tükrük salgılanması, terleme, işeme fonksiyonu, cinsel uyarılma gibi durumlarda istem dışı etkilidir. Visseral sinir sistemi veya vejetatif sinir sistemi olarak da bilinir. Parasempatik sinir sistemi ve sempatik sinir sistemi olarak ikiye ayrılır.