La frequenza cardiaca è regolata dall'omeostasi, un processo mediante il quale il corpo regola il suo ambiente interno durante la sua interazione con l'ambiente esterno. Un primo esempio di un'altra variabile regolata dall'omeostasi è la temperatura corporea. Quando l'ambiente è troppo freddo, il cervello innesca le contrazioni muscolari per aumentare la temperatura interna.
L'omeostasi in un processo involontario e, sebbene molti fattori contribuiscano al processo, è per lo più controllato da una regione del cervello chiamata midollo. Il midollo svolge un ruolo chiave nella regolazione della frequenza cardiaca. Quando il corpo richiede più ossigeno, il midollo rilascia alcuni neurotrasmettitori che controllano l'attività elettrica nel cuore, consentendo alla frequenza cardiaca di aumentare o diminuire a seconda delle esigenze del corpo.