Автономная нервная система, выполняющая одну из самых древних функций — адаптационно-трофическую, обеспечивает адаптацию (от лат. adapto — примеривать, прилаживать) обмена веществ организма к условиям внешней среды. Поэтому и сама автономная нервная система является древней. В ранних стадиях развития жизни, например у беспозвоночных, имелась общая ганглиозно-сетевидная нервная система, выполнявшая все функции нервной системы — как иннервацию мускулатуры, так и регуляцию внутренней среды организма. По мере эволюции и усложнения строения организмов единая нервная система разделилась на два отдела — анимальный и автономный (вегетативный). Так как в ходе эволюции очень быстро произошло развитие аппарата движений и органов чувств, помогающих особи лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям среды, то анимальная (соматическая) часть нервной системы также подверглась быстрому прогрессивному развитию. Наоборот, устройство автономной нервной системы более соответствовало строению и функции внутренних органов, поэтому данная часть нервной системы развивалась медленно. У ланцетника (бесчерепные) автономная нервная система состоит из нервных сплетений в стенке внутренних органов, связанных со спинными корешками спинномозговых нервов. В составе органных нервных сплетений имеются нервные клетки, однако они рассеяны диффузно и скоплений (ганглиев) не образуют. Преганглионарные волокна начинаются от нервных клеток мозговой трубки, лежащих по сторонам от центрального канала, и заканчиваются синапсами на нервных клетках сплетений, откуда отходят постганглионарные волокна, образующие эффекторы.
У круглоротых и некоторых рыб (селахии), кроме внутриорганных сплетений, связанных со спинными корешками, имеется развитая система блуждающих нервов, которые иннервируют жаберный аппарат, сердце и передний отдел кишечной трубки. По ходу нервов, идущих от корешков к интрамуральным нервным сплетениям, возникают скопления нервных клеток — зачатки симпатических стволов. Они располагаются сегментарно по сторонам от аорты соответственно каждой паре спинномозговых нервов. Связи между указанными узлами и формирование пограничных симпатических стволов отмечаются у костистых рыб. У амфибий появляются превертебральные ганглии. На дальнейших ступенях развития происходит концентрация нервных клеток, формирующих превертебральные и головные ганглии. Увеличивается также территория распространения блуждающих нервов. Выход вегетативных симпатических волокон происходит не только через спинные, но и через брюшные корешки. У млекопитающих и человека симпатические волокна выходят из спинного мозга через брюшные корешки. Происходит дифференцировка нервных клеток в ганглиях. У высших позвоночных можно отчетливо видеть все три типа нервных клеток вегетативных ганглиев. У них же получают развитие головные ганглии автономной нервной системы.
В процессе эмбриогенеза вегетативные нервные центры в головном и спинном мозге возникают путем размножения и дифференцировки нейробластов мозговых пузырей и нервной трубки. От нейробластов, формирующих вегетативные центры, вырастают нейриты, которые через брюшные корешки следуют на периферию.
Из общего зачатка нервной системы (продолговатого мозга и ганглиозной пластинки) по ходу спинных корешков мигрируют нервные клетки (нейробласты), которые, концентрируясь по бокам от позвоночника, формируют узлы симпатического ствола (паравертебральные узлы). Нервные клетки из продолговатого мозга выселяются и распространяются по ходу блуждающих нервов на периферию, где принимают участие в образовании интрамуральных нервных сплетений. Несколько позже происходит миграция клеток из паравертебральных узлов далее на периферию, вследствие чего образуются превертебральные ганглии в сплетениях вокруг крупных сосудов.
Из скоплений нервных, клеток в области среднего и продолговатого мозга наблюдается выселение нервных клеток по ходу некоторых черепных нервов. При этом клетки, мигрирующие по глазодвигательному нерву в глазницу, образуют вдоль тройничного нерва крыло-небный узел, вдоль лицевого — поднижнечелюстной узел и вдоль языко-глоточного — ушной узел. Нейриты клеток этих узлов следуют в качестве постганглионарных волокон к иннервируемым ими органам.