O objetivo deste estudo foi avaliar o controle autonômico cardíaco e a resposta à vasodilatação muscular durante o exercício isométrico em idosos sedentários e fisicamente ativos. Vinte participantes saudáveis, 10 idosos sedentários e 10 idosos fisicamente ativos, foram avaliados e pareados por sexo, idade e índice de massa corporal. A atividade cardíaca simpática e parassimpática (análise da frequência cardíaca espectral e simbólica) e o fluxo sanguíneo muscular (pletismografia de oclusão venosa) foram medidos por 10 minutos em repouso (basal) e durante 3 minutos de exercício isométrico de preensão manual com 30% da contração voluntária máxima (simpática manobra excitatória). As variáveis foram analisadas no início e durante 3 minutos de exercício isométrico. Os parâmetros autonômicos cardíacos foram analisados pelos testes de Wilcoxon e Mann – Whitney. A resposta vasodilatadora muscular foi analisada por análise de variância de medidas repetidas seguida pelo teste post hoc de Tukey. Os idosos sedentários apresentaram maior atividade simpática cardíaca em comparação aos idosos fisicamente ativos no início do estudo (63,13 ± 3,31 vs 50,45 ± 3,55 nu, P = 0,02). A variância (índice de variabilidade da frequência cardíaca) aumentou em idosos ativos (1.438,64 ± 448,90 vs 1.402,92 ± 385,14 ms, P = 0,02), e a atividade simpática cardíaca (análise simbólica) aumentou em idosos sedentários (5.660,91 ± 1.626,72 vs 4.381,35 ± 1.852,87, P = 0,03) durante o exercício isométrico de preensão manual. Os idosos sedentários apresentaram maior atividade simpática cardíaca (análise espectral) (71,29 ± 4,40 vs 58,30 ± 3,50 nu, P = 0,03) e menor modulação parassimpática (28,79 ± 4,37 vs 41,77 ± 3,47 nu, P = 0,03) em comparação com o idoso fisicamente ativo sujeitos durante o exercício isométrico de preensão manual. Em relação à resposta à vasodilatação muscular, houve aumento no fluxo sanguíneo do músculo esquelético no segundo (4,1 ± 0,5 vs 3,7 ± 0,4 mL / min por 100 mL, P = 0,01) e no terceiro minuto (4,4 ± 0,4 vs 3,9 ± 0,3 mL / min por 100 mL, P = 0,03) do exercício de preensão manual em idosos ativos. Os resultados indicam que a atividade física regular melhora o controle neurovascular do fluxo sanguíneo muscular e a resposta autonômica cardíaca durante o exercício isométrico de preensão manual em idosos saudáveis.