Wie schon beschrieben ist das Herz in der Lage, autonom (selbstständig) zu schlagen. Dabei pumpt es bei jedem Schlag eine definierte Menge Blut, die man als Herzschlagvolumen bezeichnet. Sie ist definiert als Differenz des enddiastolischen und des endsystolischen Volumens. In Ruhe schlägt das Herz 60- bis 80-mal pro Minute, was einem Herzzeitvolumen von etwa 5,6 L Blut pro Minute entspricht. Allerdings gibt es Situationen, in denen der Körper eine größere (z.B. beim Sport) oder eine geringere Blutversorgung (z.B. im Schlaf) benötigt. Dabei muss die Herztätigkeit reguliert werden. Dies kann vom Herz selbst oder von außen durch das vegetative Nervensystem geschehen und entweder kurz- oder langfristig sein.

Auch das vegetative Nervensystem kann die Herzarbeit kurzfristig beeinflussen. Hierzu dienen der Sympathikus und der Parasympathikus, deren Nervenfasern das Herz versorgen. Allerdings versorgen die parasympathischen Nerven vorwiegend die Vorhöfe, während der Sympathikus sowohl die Vorhöfe als auch die Ventrikel stark innerviert.

Beide Systeme entspringen dem peripheren Nervensystem, deren Axone zunächst zu Ganglien und von dort aus weiter zum Herzen ziehen. Der Parasympathikus entspringt dem zehnten Hirnnerv, dem Nervus vagus, von dem aus sehr lange Axone zu Ganglien ziehen, die direkt am Herzen liegen. Dort übertragen die Axone des Nervus vagus Signale auf ganglionäre Nervenzellen, deren Axone schließlich das Herz versorgen. Beim Sympathikus ist es etwas anders. Dieser entspringt dem Rückenmark, genauer dem thorakolumbalen Bereich (Brust- und oberer Lendenbereich), und zieht zunächst mit recht kurzen Axonen zu einem Grenzstrang (Truncus sympathicus). In diesem Grenzstrang liegen mehrere Ganglien, die als eine Schaltzentrale für den Sympathikus dienen. Von dort aus ziehen dann sehr lange Axone zum Herzen, die vor allem auch die Ventrikel versorgen (Abbildung).

Wird etwa bei erhöhter körperlicher Tätigkeit (z. B. Sport) eine schnellere Blutversorgung benötigt, wird der Sympathikus aktiv (Stichwort: Fight-or-Flight-Reaktion). Dieser beschleunigt die Depolarisierung der Schrittmacherzellen, was die Herzfrequenz erhöht (positiv chronotrope Wirkung). Außerdem erhöht er die Schlagkraft des Herzens (positiv ionotrope Wirkung), beschleunigt die Erregungsleitung im AV-Knoten (positiv dromotrope Wirkung) und verkürzt die Refraktärzeit des Myokards (positiv bathmotrope Wirkung). Der Parasympathikus hat jeweils den gegenteiligen Effekt. Bei einer Überstimulation des Parasympathikus kann die negative dromotrope Wirkung sogar zu stark sein, was zu einem AV-Block führen kann.