Нервная регуляция наиболее быстро и точно подстраивает силу и частоту сердечных сокращений к текущим запросам организма. Свои влияния она оказывает через симпатический и парасимпатический отделы автономной нервной системы. Стимуляция направляющихся к сердцу симпатических нервов усиливает и учащает его сокращения, а раздражение блуждающего нерва замедляет и ослабляет их.
Важную роль в регуляции сосудистого тонуса и артериального давления играет сосудодвигательный центр продолговатого мозга. Его влияния осуществляются преимущественно симпатическими нервными волокнами. Повышение частоты импульсов в них приводит к сокращению гладкомышечных волокон, входящих в состав стенок сосудов. Соответственно просвет кровеносных сосудов уменьшается, и объем проходящей через него крови падает. Уменьшение числа импульсов, следующих по симпатическим нервным волокнам к кровеносным сосудам, дает обратный эффект.