Теплообразование регулируется симпатической нервной системой и связано с процессом окислительного фосфорилирования, гликогенолиза, гликолиза в печени и липолиза в буром жире. Процессы теплоотдачи определяются изменением тонуса кожных сосудов. При возбуждении симпатической нервной системы на холоде повышается продукция мозгового вещества надпочечников - адреналина и норадреналина, которые повышают продукцию тепла в печени, скелетных мышцах и буром жире.
Соматическая нервная система регулирует процессы термокинеза сокращения скелетных мышц.
Поскольку рецепторная функция температуры тела широко представлена по разным отделам центральной нервной системы, каждый отдел мозга выполняет свои задачи. Лимбичеекие структуры мозга определяют теплоощущение. Кора большого мозга с помощью механизмов условных рефлексов обуславливает заблаговременную (опережающую) терморегуляцию. Например, у человека, собирающегося выйти на улицу зимой в холод или летом в жару, соответственно еще в помещении возрастает или, наоборот, снижается теплообразование.