在消化过程中，消化系统各部分的活动是紧密联系、相互协调的。如消化管运动增强时，消化液的分泌也增加，使消化和吸收得以正常进行。又如食物在口腔内咀嚼时，就反射性地引起胃、小肠运动和分泌的加强，为接纳和消化食物作准备。消化系统各部分的协调，是在中枢神经系统控制下，通过神经和体液两种机制的调节实现的。
神经调节 消化系统全部结构中，除口腔、食管上段和肛门外括约肌受躯体神经支配外，其他部分都受自主性神经系统中的交感和副交感神经的双重支配，其中副交感神经的作用是主要的。支配消化系统的交感神经起源于脊髓的第3胸节至第3腰节，在腹腔神经节更换神经元后，节后纤维随血管分布到消化腺和消化管。节后纤维的末梢释放去甲肾上腺素，这一神经递质作用于靶细胞上的肾上腺素能α或β受体而发挥其效应。支配消化系统的副交感神经主要发自延髓的迷走神经，只有远端结肠的副交感神经是来自脊髓骶段的盆神经。副交感神经的节前纤维进入消化管壁后，首先与位于管壁内的神经细胞发生突触联系，然后发生节后纤维支配消化管的肌肉和粘膜内的腺体。节后纤维末梢释放乙酰胆碱，这一神经递质作用于靶细胞上的毒蕈碱受体(M 受体)而发挥其效应。交感神经和副交感神经对消化系统的作用是对立统一的。副交感神经兴奋时，使胃肠运动增强，腺体分泌增加;而交感神经的作用则相反，它兴奋时，使胃肠运动减弱，腺体分泌减少。支配消化系统的自主性神经，除交感和副交感神经外，还存在着第三种成分。有人认为是嘌呤能神经，其节后末梢释放嘌呤类如三磷酸腺苷;但更多的人则认为是肽能神经，其末梢释放的神经递质是肽类物质，如血管活性肠肽、P物质、脑啡肽、生长抑素、蛙皮样肽、八肽胆囊收缩素、胃泌素、神经降压素等。肽能神经在消化系统的活动中可能主要起抑制性作用。此外，从食管中段起到肛门为止的绝大部分的消化管壁内，还含有内在的神经结构，叫做壁内神经丛，食物对消化管腔的机械或化学刺激，可通过壁内神经丛引起局部的消化管运动和消化腺分泌。壁内神经丛包括粘膜下层的粘膜下神经丛和位于纵行肌层和环行肌层之间的肌间神经丛。
体液调节 消化系统的活动还受到由其本身所产生的内分泌物质——胃肠激素的调节。
从胃贲门到直肠的消化粘膜中，分散地存在着多种内分泌细胞。消化管内的食物成分、消化液的化学成分、神经末梢所释放的化学递质以及内分泌细胞周围组织液中的其他激素，都可以刺激或抑制这些内分泌细胞的活动。不同的内分泌细胞释放不同的肽。这些肽类进入血液，通过血液循环再作用于消化系统的特定部位的靶细胞，调节它们的活动。例如，在食物中蛋白质分解产物的作用下，存在于胃幽门部粘膜中的内分泌细胞(G细胞)，可释放出一种由17个氨基酸残基组成的肽，叫做胃泌素。胃泌素通过血液循环，作用于胃底和胃体部的胃腺和胃壁肌肉，引起胃液分泌增加和胃运动增强。对胃肠分泌活动来说，激素调节似较神经调节具有更重要的意义。但两者的相互作用也不容忽视。例如，神经和激素同时作用于同一个靶细胞时有相互加强作用。又如，刺激迷走神经，特别是刺激迷走神经的背干，引起胃泌素分泌明显增加;切断内脏神经，可使此反应加强，说明内脏神经具有抑制胃泌素分泌的作用。
