Çevresel sinir sistemi, reseptörler aracılığı ile iç ve dış ortamdan aldığı bilgileri merkezî sinir sistemine, merkezî sinir sisteminin verdiği emirleri ise ilgili kas ve bezlere iletir. Çevresel sinir sistemi, beyin ve omuriliğin dışındaki sinirlerden oluşur. Beyin ve omurilikten çıkan bu sinirler duyu sinirleri ve motor sinirlerdir. Çevresel sinir sistemi, vücuda yayılmış sinirler ile bu sinirlerin hücre gövdelerinin oluşturduğu küme şeklindeki sinir düğümlerini (ganglion) içerir.
Beyinden 12 çift sinir çıkar. Bu sinirler özellikle baştaki duyu organları ile baş ve boyun bölgesindeki kasların çalışmasını düzenler. Aynı zamanda iç salgı bezleriyle de bağlantılıdır. En önemli sinir 10. çift beyin siniri olan vagus siniridir. Vagus siniri, kalp, akciğer, pankreas, mide ve bağırsakların çalışmasını düzenler.
Omurilikten ise 31 çift sinir çıkar. En önemlisi bacaklara giden siyatik sinirlerdir. Çevresel sinir sistemindeki sinirler, görev ve işleyiş bakımından somatik sinir sistemi ve otonom sinir sistemi olarak iki grupta incelenir.
Somatik sinir sistemi

Beynin kontrolü altında, istemli hareketleri yöneten motor sinirler ile duyu sinirlerinden oluşan sinir sistemidir. Bu sinirlerin akson çapları geniştir ve miyelinlidir. Sinirlerin hücre gövdeleri merkezî sinir sisteminde bulunur. Aksonları ise doğrudan istemli kaslara gider. İskelet kaslarının çalışmasını düzenleyerek yazı yazma, koşma gibi bilinçli davranışları kontrol eder.
Otonom sinir sistemi

Bu sistem istemsiz çalışır. Bazı salgı bezlerinin ve iç organların çalışmasını düzenler. Yalnızca miyelinsiz motor sinirlerden oluşur. Otonom sinir sistemi sempatik ve parasempatik sinirlerden oluşur. Sempatik ve parasempatik sinirler iç organlara bağlıdır. İki sinirin birbirine zıt (antagonist) çalışması ile iç organların faaliyetlerinde düzen ve denge sağlanmış olur. Otonom sinirler çalışıyorsa beyin zarar görse de insan yaşamını sürdürebilir ancak bilinçli davranışların hiçbirini yapamaz. Bu durum bitkisel hayat olarak tanımlanır.
Sempatik sinirler

Omurilikten çıkan bu sinirler genel olarak organların çalışmasını hızlandırır. Örneğin, kalp atışını hızlandırır, kan basıncını ve kandaki glikoz miktarını artırır. Buna karşın mide ve bağırsak hareketlerini yavaşlatır.
Parasempatik sinirler

Parasempatik sisteme ait sinirlerin bir kısmı omurilikten, bir kısmı beyinden çıkar. Omurilikten çıkan sinirler, solunum ve dolaşım faaliyetlerini yavaşlatırken sindirim faaliyetlerini hızlandırır.
Çevresel sinir sistemi; görev ve işleyişine göre somatik ve otonom sinir sistemi olmak üzere iki bölümde incelenir. Duyu ve motor nöronlarından oluşan somatik sinir sistemi, isteğimize bağlı olarak yapılan hareketleri kontrol eder. Somatik sinirlerin hücre gövdeleri beyin ve omurilikte bulunurken, aksonları ise iskelet kaslarına ulaşır. Örneğin iskelet kaslarının kasılmasını sağlayan sinirler somatik sinirlerdir. Aksonları miyelinli olduğu için buradaki sinirlerde impuls iletimi oldukça hızlıdır. Yazı yazmak, resim çizmek, spor yapmak, şarkı söylemek gibi beyin kontrolündeki istemli hareketler bu sinirler aracılığıyla kontrol edilir.
Motorik sinirlerinden oluşan otonom sinir sistemi ise isteğimiz dışında çalışır ve iç organların fonksiyonlarını düzenler. Bu sistemi kontrol eden merkezler omurilik, omurilik soğanı ve hipotalamusta bulunur. Anatomik ve işlevsel farklılıklardan dolayı sempatik ve parasempatik olmak üzere iki kısımdan oluşur. Her iç organa biri sempatik diğeri parasempatik sinir sisteminden gelen bir çift sinir gider. Bu sinirler genellikle birbirlerine zıt (antagonist) etkiler gösterir. Sempatik sinirler ve parasempatik sinirler farklı nörotransmitter maddeler salgılayarak organların çalışma hızını ayarlarlar.