腎上腺髓質從組織學發育上，可看作是節后神經元轉化為內分泌細胞（嗜鉻細胞）的交感神經節，嗜鉻細胞可分別合成、釋放腎上腺素（E）、去甲腎上腺素（NE）、多巴胺（DA），三者在化學結構上均為兒茶酚胺類。腎上腺所釋放的腎上腺素約為去甲腎上腺素的4倍，僅分泌微量多巴胺。血液及尿中的腎上腺素幾乎全部為腎上腺髓質分泌。去甲腎上腺素、多巴胺還可來自其他組織中的嗜鉻細胞。
在平時兒茶酚胺以一定量分泌，迅速被組織利用掉，必要時釋放入血。腎上腺素作用廣泛，主要作用于醫|學教育網搜集整理循環系統，使血壓升高，增加心臟輸入量；也作用于肝臟和肌肉，醫學教育網|搜集整理促進分泌；作用于脂肪組織，促進脂肪分解。
血中兒茶酚胺含量很微（10～300pg/ml），化學性質不穩定，目前尚無準確可靠的測定方法。尿香草扁桃酸（VMA）為兒茶酚胺的終末代謝產物。體內腎上腺素、去甲腎上腺素的代謝產物有60%是VMA，其化學性質較兒茶酚胺穩定。約63%的VMA由尿排出，故檢測尿中VMA可以了解腎上腺髓質的分泌功能。