O sistema nervoso autônomo controla o sistema nervoso, normalmente pelo input constante do sistema nervoso parassimpático que mantém a frequência cardíaca baixa. Quanto mais ativo o input do sistema nervoso parassimpático, mais lento o coração batidas. O coração tem seu próprio marca-passo que o sistema nervoso central ajusta.
Com níveis normais de atividade, o sistema nervoso parassimpático controla a frequência cardíaca. Em períodos de alto estresse ou atividade, entretanto, o sistema nervoso simpático afeta o marca-passo natural para aumentar a freqüência cardíaca além do normal. Os nervos que executam essa tarefa são conhecidos como nervos aceleradores. O controle dos nervos simpático e parassimpático que vão para o coração está na medula do cérebro.
O corpo determina qual deve ser a frequência cardíaca com base em vários fatores. A química do sangue tem um forte efeito. A diminuição dos níveis de oxigênio leva a um aumento da freqüência cardíaca, assim como o aumento dos níveis de dióxido de carbono, íon hidrogênio ou ácido lático. A freqüência cardíaca também aumenta em resposta a fortes emoções ou à antecipação de exercícios por meio do sistema límbico. Um aumento na temperatura corporal também pode aumentar a freqüência cardíaca. Os níveis de hormônio tireoidiano afetam a frequência cardíaca geral, com níveis mais altos levando a um aumento da frequência.
