우리의 자율신경계에는 교감신경계와 부교감신경계가 있다. 스트레스는 교감신경계를 자극시켜 맥박과 호흡의 증가, 혈압의 상승, 심박출량의 증가, 복부동맥의 수축, 동공확대, 간으로부터 포도당의 유리, 정신활동의 증가, 골격근의 수축 등 다양한 신체의 변화가 일어나서 싸움 혹은 도주 반응을 위한 준비를 하게 한다. 반면 부교감신경계는 일반적으로 스트레스를 받은 사람을 이완상태로 회복시키는 데 관여한다. 그러나 대개 한쪽이 자극되면 다른 한쪽의 길항작용이 일어나므로 어느 한쪽의 작용만으로 설명할 수는 없다. 그런데 자율신경계는 주로 급성 스트레스에서 중요한 작용을 하며, 만성적 스트레스 상태에서는 주로 신경내분비계가 중요한 역할을 하게 된다.
인간이 스트레스에 장기간 노출되면 이런 스트레스에 대한 정보가 여러 경로를 거쳐 시상하부로 전달되고, 시상하부에서는 '코르티코트로핀 유리인자'가 방출, 이것이 뇌하수체를 자극하여 부신피질자극호르몬을 분비시키며, 자극받은 부신피질은 코르티졸이라는 호르몬을 분비한다. 코르티졸은 스트레스에 대항하기 위한 연료를 제공해 준다. 즉, 혈당을 증가시켜 스트레스에 대처하는데 필요한 에너지를 공급해 주는 것이다. 코르티졸은 이처럼 우리가 스트레스에 효율적으로 대처하게 해주는 역할을 하지만, 이의 분비가 만성적으로 지속되면 여러 가지 문제점이 생길 수도 있다