Kai kūnas patiria stresą, jis sukelia sudėtingą nervų sistemos ir endokrininės sistemos, kuri reguliuoja hormonus, sąveiką. Nervų sistema jaučia ir interpretuoja įvykius, o jei jaučiamas stresas, endokrininė sistema įspėjama, kol suaktyvėja simpatinė nervų sistema. Cheminį hormonų signalizavimą inicijuoja mažytė smegenų struktūra – pagumburis. Naudodamas nervų sistemos elektrinius signalus, pagumburis skatina endokrininių liaukų hormonų išsiskyrimą. Širdies ritmą, kvėpavimą, virškinimą ir daugybę kitų medžiagų apykaitos procesų įtakoja sudėtinga hormonų, streso ir nervų sistemos sąveika.
Centrinė nervų sistema, kurią sudaro smegenys ir nugaros smegenys, greitai siunčia ir priima elektrinius signalus per neuronus, kurie veikia kaip pranešimų perdavimo takai. Signalai iš periferinės nervų sistemos perduodami į smegenis interpretuoti. Smegenys reaguoja siųsdamos elektrinius pranešimus, kurie skatina raumenis veikti. Smegenys ne tik kontroliuoja judesius, bet ir jaučia emocinį, fizinį ar psichinį stresą ir signalizuoja endokrininei sistemai, kad reaguodamos į numanomą kritinę situaciją išleistų atitinkamus hormonus. Nervų sistemos atsakas į stresą paprastai veikia, kad apsaugotų žmones nuo žalos, tačiau lėtinis stresas užvaldo sistemą.
Kad susidorotų su stresu, simpatinė nervų sistema suaktyvina kovos arba bėk reakciją – tai sukelia adrenalino antplūdį, padažnėja širdies ir kvėpavimo dažnis, padidėja kraujospūdis ir sulėtėja virškinimas. Tai skatina organizmą greitai veikti kritiniais atvejais. Glaudus ryšys tarp streso ir nervų sistemos gali sukelti problemų, kai stresas yra lėtinis, o atsakas į avarinę situaciją įstringa įjungtoje padėtyje. Jei stresas yra per didelis, gali atsirasti nerimas, miego sutrikimai ir širdies pažeidimas. Lėtinis stresas neleidžia parasimpatinei nervų sistemai grąžinti organizmą į subalansuotą, atsipalaidavusią būseną.
Dėl streso endokrininė sistema išskiria hormonus, kurie turi greitą ir platų poveikį visam organizmui. Sutrinka imuninės sistemos veikla, lėtėja audinių gijimas ir taisymasis, o simpatinės nervų sistemos suaktyvėjimas didina organizmo patiriamą įtampą. Gali išsivystyti emocinės problemos, įskaitant nerimą ir depresiją. Sutrinka virškinimo trakto veikla ir gali atsirasti su stresu susijusių ligų, tokių kaip lėtinis virškinimo sutrikimas ar dirgliosios žarnos sindromas. Medicinos specialistai pataria žmonėms išmokti valdyti stresą, kad padėtų kontroliuoti galimas lėtinio streso problemas ir nervų sistemos reakciją.