Hệ thống thần kinh tự quản kiểm soát hệ thống thần kinh, thông thường bằng đầu vào liên tục của hệ thần kinh phó giao cảm để giữ cho nhịp tim giảm xuống. Đầu vào của hệ thần kinh phó giao cảm càng hoạt động, tim càng chậm nhịp đập. Trái tim có máy điều hòa nhịp tim riêng để hệ thống thần kinh trung ương điều chỉnh.
Với mức độ hoạt động bình thường, hệ thống thần kinh phó giao cảm sẽ kiểm soát nhịp tim. Tuy nhiên, trong giai đoạn căng thẳng hoặc hoạt động nhiều, hệ thần kinh giao cảm tác động đến máy điều hòa nhịp tim tự nhiên làm tăng nhịp tim vượt mức bình thường. Các dây thần kinh thực hiện nhiệm vụ này được gọi là dây thần kinh gia tốc. Việc kiểm soát cả dây thần kinh giao cảm và phó giao cảm đi đến tim đều nằm trong tủy não.
Cơ thể xác định nhịp tim dựa trên một số yếu tố. Tính chất hóa học của máu có tác dụng mạnh mẽ. Nồng độ oxy giảm dẫn đến tăng nhịp tim cũng như tăng nồng độ carbon dioxide, hydro ion hoặc axit lactic. Nhịp tim cũng tăng lên để đáp ứng với những cảm xúc mạnh mẽ hoặc dự đoán về việc tập thể dục thông qua hệ thống limbic. Sự gia tăng nhiệt độ cơ thể cũng có thể làm tăng nhịp tim. Nồng độ hormone tuyến giáp ảnh hưởng đến nhịp tim nói chung với mức độ cao hơn dẫn đến tăng nhịp độ.
