Il assure l'innervation parasympathique de quasiment tout le tube digestif et de ses glandes annexes : œsophage, estomac, intestins, pancréas, foie et vésicule biliaire.
Les signaux d'augmentation de la libération de mucus comprennent les innervations parasympathiques, la réponse du système immunitaire et les messagers du système nerveux entérique.
En inhibant les récepteurs cholinergiques muscariniques, l'atropine diminue le tonus du parasympathique, si bien que l'influence du sympathique devient prépondérante.
Le neurotransmetteur utilisé pour les relais pré-ganglionnaires, au niveau du système parasympathique ou du système sympathique, est donc le même : l'acétylcholine.
Toutefois, le système digestif reçoit également une innervation par des fibres orthosympathiques et parasympathiques qui forment l'innervation extrinsèque du système digestif.
Il a une racine parasympathique issue du nerf oculomoteur, une racine sensitive issue du nerf trijumeau et une racine sympathique issue du plexus carotidien.
