兒茶酚胺的主要生理作用是興奮血管的α受體，使血管收縮，主要是小動脈和小靜脈收縮，表現在皮膚和黏膜比較明顯；其次是腎臟的血管收縮，此外腦、肝、腸系膜、骨骼肌血管都有收縮作用；對心臟冠狀血管有舒張作用，這是因為心臟興奮、心肌代謝產物如腺苷增加，提高了冠狀血管的灌注壓力，使冠脈流量增加的原理。作用在心臟本身，體內兒茶酚胺釋放增多時，心肌收縮力加強，心率加快，心搏出量增加，血壓的收縮壓增高，出現脈壓變小的改變。
1、對心血管系統的作用：兒茶酚胺通過β－1受體作用于心臟，使心率加快，收縮力增強，傳導速度增快，心輸出量增加。
2、對內臟的作用：兒茶酚胺通過β-2受體使平滑肌松弛，通過α-1受體使之收縮。
3、對代謝的作用：兒茶酚胺參與生熱作用的調節，通過β受體增加氧耗量而產熱。并可促進機體內儲備能量物質的分解。
4、兒茶酚胺對細胞外液容量和構成及水、電解質的代謝有重要的調節作用。
5、兒茶酚胺可引起腎素、胰島素和胰高血糖素、甲狀腺激素、降鈣素等多種激素分泌的變化.兒茶酚胺濃度的測定血漿去甲腎上腺素正常值約為0.3～2.8nmol/L（15～475pg/mL），腎上腺素正常值約為170～520pmol/L（30～95pg/mL）。