Une fois triée et analysée par le système limbique, l'émotion entraîne une réaction physiologique (sueur, rougeur, pâleur, douleur, augmentation du rythme cardiaque…).
Un état émotionnel particulier va toujours de pair avec un état hormonal particulier et une réaction spécifique du système immunitaire.
Connexions entre système nerveux et système endocrinien : Les deux systèmes emploient couramment les mêmes messagers chimiques. Ex : noradrénaline = messager chimique du système nerveux sympathique et hormone sécrétée par les glandes surrénales pour stimuler les contractions cardiaques, dilater les muscles bronchiques et renforcer la contraction musculaire.
Connexions entre système endocrinien et système immunitaire : plusieurs hormones jouent un rôle dans le système immunitaire. Ex : cortisol (hormone produite par le cortex surrénal) sécrétée en grande quantité dans des situations d'inhibition d'action déprime (affaiblit) le système immunitaire.