消化道同时受自主神经和管道壁上的肠神经丛的神经支配。
自主神经系统
自主神经活动通过其对肠神经系统产生实时控制，可以改变整个消化道或其中一部分的活动。
此外，虽然自主神经主要通过与肠中间神经元的突触联系来间接影响其功能活动，但它们可能通过与平滑肌和分泌细胞的直接突触联系，对细胞的功能活动产生直接影响。
副交感神经
支配消化道的副交感神经系统的节前神经来自脑神经和盆神经。
副交感节前神经的脑神经纤维行走在迷走神经中，但少数支配口腔和咽部的神经例外。迷走神经纤维支配食管、胃、胰腺、肝、小肠以及升结肠和横结肠。
支配消化道的副交感神经系统的盆神经节前纤维，来自骶髓的第2、3、4节段，行走于盆神经，到达远端大肠。
食管的神经支配
副交感神经对消化道上端（口）和远端（直肠和肛门）的支配范围要比对其他部位的支配大得多。
节前副交感神经纤维与在肌间神经丛和黏膜下神经丛中的节后神经元形成兴奋性突触联系。
这些神经元是肠神经丛中主要的兴奋性中间神经元。通过这些中间神经元，副交感神经兴奋对整个肠神经系统的激活作用可以是弥漫性的和泛发的。
一般说来，副交感神经活动的效应是刺激消化道的分泌和运动。节前副交感神经释放的递质是乙酰胆碱，它作用于肠神经丛中间神经元上的烟碱型受体。
交感神经
支配消化道的节前交感神经起源于脊髓的胸、腰段 T8~L2。这就是为何源于消化道的疼痛会反射到躯体的体表部位（支配该部位皮肤的神经元在同一节段水平进入脊髓）。
肠是中线胚胎学结构，因此，这种“自主痛”就涉及中线。例如，阑尾炎最初会在脐周产生痛觉。
神经纤维穿过交感链与腹腔神经节和各种肠神经节的节后神经元建立突触联系。
节后神经纤维与血管伴行，支配消化道的所有区域。它们主要终止于肠神经丛上的神经元，少量直接终止于平滑肌细胞或分泌细胞。
总体而言，交感神经的活动抑制胃肠道活动，与刺激副交感神经有相反的效果。
节后交感神经纤维兴奋可以抑制兴奋性运动神经元释放乙酰胆碱，间接引起平滑肌舒张，也可引起括约肌收缩或抑制腺体分泌，重要的是，可引起胃肠道微动脉的收缩，重新定向来自内脏血管床的血流。
交感神经激活的大多数效应是间接通过其与肠神经系统的联系实现的。食物在消化道的运动可以被交感神经系统强烈激活所完全阻断。节后神经纤维释放的递质是去甲肾上腺素。
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