Bodźce stresotwórcze docierają do ośrodkowego układu nerwowego drogami somato-i wiscerosensorycznymi poprzez neurony rdzenia kręgowego i pnia mózgu, za pośrednictwem połączeń nerwowych lub drogą humoralną. Reakcje autonomiczne przekazywane są do układów efektorowych za pośrednictwem pnia mózgu i neuronów rdzeniowych. Ośrodki wyższe, takie jak hipokamp, układ limbiczny i kora mózgowa nie mają na ogół bezpośredniego połączenia z obwodowymi narządami uczestniczącymi w reakcji na stres. Wyjątkiem jest. podwzgórze wchodzące w skład układu podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowego. Chociaż cały ośrodkowy układ nerwowy uczestniczy w utrzymaniu homeostazy w warunkach stresu, to jednak pewne jego elementy mają szczególne znaczenie dla reakcji na stres.