Kui keha kogeb stressi, käivitab see närvisüsteemi ja hormoone reguleeriva endokriinsüsteemi vahel keeruka interaktsioonide seeria. Närvisüsteem tajub ja tõlgendab sündmusi ning kui stressi tajutakse, antakse endokriinsüsteemile märku, samal ajal kui sümpaatiline närvisüsteem aktiveerub. Hormoonide keemilist signaalimist käivitab väike aju struktuur, hüpotalamus. Kasutades närvisüsteemi elektrilist signaalimist, käivitab hüpotalamus hormoonide vabanemise endokriinsete näärmete poolt. Südame löögisagedust, hingamist, seedimist ja paljusid muid ainevahetusprotsesse mõjutavad hormoonide, stressi ja närvisüsteemi vahelised keerulised vastasmõjud.
Kesknärvisüsteem, mis koosneb ajust ja seljaajust, saadab ja võtab kiiresti vastu elektrilisi signaale neuronite kaudu, mis toimivad nagu sõnumiteed. Perifeersest närvisüsteemist pärinevad signaalid transporditakse tõlgendamiseks ajju. Aju reageerib, saates elektrilisi sõnumeid, mis käivitavad lihased tegutsema. Lisaks liikumise kontrollile tajub aju emotsionaalset, füüsilist või vaimset stressi ning annab endokriinsüsteemile signaali, et reageerides tajutavale hädaolukorrale vastavad hormoonid vabastataks. Närvisüsteemi reaktsioonid stressile toimivad tavaliselt inimeste kaitsmiseks kahjustuste eest, kuid krooniline stress ületab süsteemi.
Stressiga toimetulemiseks aktiveerib sümpaatiline närvisüsteem võitluse või põgene reaktsiooni, mis põhjustab adrenaliini tõusu, südame- ja hingamissageduse tõusu, vererõhu tõusu ja seedimise aeglustumist. See paneb keha hädaolukordades kiiresti tegutsema. Tihedad sidemed stressi ja närvisüsteemi vahel võivad tekitada probleeme, kui stress on krooniline ja hädaabi jääb kinni asendisse “sees”. Kui stress on ülemäärane, võib tekkida ärevus, unehäired ja südamekahjustus. Krooniline stress ei lase parasümpaatilisel närvisüsteemil viia keha tagasi tasakaalustatud, lõdvestunud seisundisse.
Stress paneb endokriinsüsteemi vabastama hormoone, millel on kiire ja laiaulatuslik mõju kogu kehale. Immuunsüsteemi talitlus on alla surutud ning kudede paranemine ja paranemine aeglustuvad, sümpaatilise närvisüsteemi aktiveerumine aga suurendab kehas kogetavat stressi. Võib tekkida emotsionaalsed probleemid, sealhulgas ärevus ja depressioon. Seedetegevus on häiritud ja võivad tekkida stressiga seotud haigused, nagu krooniline seedehäired või ärritunud soole sündroom. Meditsiinitöötajad soovitavad inimestel õppida stressi juhtima, et aidata kontrollida võimalikke probleeme kroonilise stressi ja närvisüsteemi reaktsiooniga.