腎上腺髓質是總循環中兒茶酚胺的貢獻者（腎上腺素，去甲腎上腺素和多巴胺，左旋多巴胺在血漿中處於較高濃度），其貢獻了超過90％的腎上腺素。在其他組織中也發現少量腎上腺素，主要在分散的嗜鉻細胞中。腎上腺切除術後，腎上腺素在血液的檢驗下限中消失。
腎上腺貢獻約7％的循環去甲腎上腺素，其中大部分是神經傳遞中溢出，作為激素其活性很小。藥理劑量的腎上腺素刺激交感神經系統的α1，α2，β1，β2和β3腎上腺素受體。交感神經受體基於它們對腎上腺素的反應被歸類為腎上腺素類。
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術語上的「腎上腺素」通常會被曲解，因為主要的交感神經遞質是去甲腎上腺素，而非腎上腺素，此事由奧伊勒於1946年發現。
腎上腺素確實具有β2腎上腺素介導受體，對代謝和呼吸道有影響。但是沒有從交感神經節到呼吸道的神經元直接連接。
腎上腺髓質和交感神經系統參與「戰鬥或逃跑反應」和驚嚇反應這個概念，最初是由沃爾特佳能提出。但腎上腺髓質與腎上腺皮質相反，不是生存所必需。腎上腺切除術後患者對受刺激後的血液動力學和代謝反應，如低血糖和運動仍保持正常。[來源請求]
運動
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運動是使腎上腺素分泌的一種生理刺激。第一次證明是使用貓的去神經支配的瞳孔來測定，後來使用尿液樣品的生物測定法確認。1950年公佈了生物化學方法用於測量血漿中兒茶酚胺。雖然使用熒光測定法測量總兒茶酚胺濃度已經發表了許多寶貴的作法，但該方法用以準確地測定血漿中非常少量的腎上腺素有過於非特異性和不敏感的問題。提取方法和酶同位素衍生物放射性酶測定(REA)的發展將分析轉化為靈敏度1皮克的腎上腺素。早期REA血漿測定表明，腎上腺素和總兒茶酚胺在運動後期上升，主要是在無氧代謝開始時。
運動期間腎上腺素血中濃度升高，部分由於來自腎上腺髓質的分泌增加，以及部分由於肝血流減少而引起腎上腺素在肝中的代謝減少。腎上腺素的輸注在休息的受試者，重現腎上腺素的運動循環濃度上，幾乎沒有血流動力學的影響，除了小的β2-介導的舒張壓下降。腎上腺素的輸注在生理範圍內，抑制人的氣管高反應性，足以拮抗吸入組職胺造成的氣管收縮效應。
1887年，格羅斯曼指出對心跳加速神經的刺激逆轉了毒蕈鹼誘導的氣道收縮，知道交感神經系統和肺之間的關係。傑克遜說明了，通過從腎上腺髓質釋放的腎上腺素，使支氣管收縮發生逆轉。在正常受試者中運動誘導進行性氣道擴張與工作負荷相關並且不被β受體阻滯劑阻止。隨著運動的增加使氣道進行性擴張，是由迷走神經調解。正常受試者運動後由普萘洛爾β受體阻滯劑導致氣道阻力反彈，同時造成支氣管收縮，引起運動誘導的哮喘。運動期間減少氣道阻力，減少了呼吸的工作量。
情緒反應
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每個情緒反應都有一個行為組成部分，自主成分和激素成分。激素成分包括腎上腺素的釋放，腎上腺髓質反應發生於反應壓力，並且由交感神經系統控制。有關於腎上腺素的主要情感研究是恐懼。在恐怖電影實驗中，與對照組相比，注射腎上腺素的受試者表現出更負面和更少的陽性面部表情。從影片和對照組受試者相比，這些受試者有更強烈的恐懼和更大的負面記憶。這項研究的結果表明，在負面情緒和腎上腺素水平之間有學習關聯。總體而言更大量的腎上腺素與具有負面情緒的喚醒狀態呈正相關。這些發現部分可歸因於腎上腺素引起生理性交感反應的作用，包括心率的增加和膝部搖動，這可以造成對恐懼的感覺，而不管從影片中引起的恐懼的實際水平。
記憶
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已經發現腎上腺素激素類，例如腎上腺素，可以產生人類長期記憶的逆行性增強。由於情緒壓力導致腎上腺素釋放，這是內源性腎上腺素，可以調節對某事件的記憶的鞏固，確保記憶力，這對記憶是重要的。學習後腎上腺素活性也與覺醒與初始編碼關聯的程度相互作用。有證據表明腎上腺素確實有長期壓力適應和情緒記憶編碼的作用。在特定病理條件下腎上腺素也可以在升高覺醒和恐懼的記憶中起作用，包括創傷後心理壓力緊張症候群。總的來說在動物和人類受試者中喚起情感記憶的任務中，廣泛的證據表明由腎上腺素調節與鞏固記憶。研究還發現涉及腎上腺素的識別記憶依賴於β腎上腺素受體的機制。腎上腺素不容易穿過血腦屏障，因此其對記憶鞏固的影響至少部分由周邊β腎上腺素受體引發。研究發現索他洛爾(sotalol)，一種β腎上腺素受體拮抗劑，也不容易進入大腦，阻止腎上腺素在周邊的記憶增強效果。這些發現表明，在腎上腺素對記憶的鞏固效果上，β腎上腺素受體是必需的。
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