腎上腺髓質位于腎上腺中央，主要由高度分化的嗜鉻細胞構成。嗜鉻細胞與交感神經節細胞同源,在胚胎期都來自原始神經嵴細胞,兩者廣泛而緊密地伴隨存在；出生后腎上腺外的嗜鉻組織大多退化消失，少數嗜鉻組織可殘留在交感神經節處。嗜鉻細胞的分泌活動直接受來自內臟神經的交感神經支配，后者與嗜鉻細胞形成突觸，不同刺激通過神經傳導引起髓質的嗜鉻細胞分泌，因此腎上腺髓質是一種神經內分泌結構。嗜鉻細胞為大的多形細胞，呈圓或索狀環繞在血管周圍,胞漿中含有許多中等電子密度的顆粒,能被氧化劑鉻酸鹽染成棕褐色，這是由于顆粒中所含的腎上腺素與去甲腎上腺素產生氧化及聚合作用所致，故這種細胞叫嗜鉻細胞，這種染色特性稱為嗜鉻反應，在交感神經節后纖維末梢中含有同樣的顆粒，但顆粒內只含去甲腎上腺素。
激素──兒茶酚胺的生理作用質髓腎上腺
嗜鉻細胞合成與分泌的化學活性物質──兒茶酚胺，包括腎上腺素、去甲腎上腺素和多巴胺，其化學結構都含有兒茶酚核和一個含氨的側鏈。兒茶酚胺在體內起著神經遞質和激素的雙重生理作用，由于交感神經節細胞內一般不含苯乙醇胺-N-甲基轉移酶(PNMT),不能使去甲腎上腺素甲基化而轉變為腎上腺素，因此，交感神經節細胞主要分泌去甲腎上腺素，在神經末梢作為神經遞質，起局部信號傳遞作用。而腎上腺髓質內含有合成腎上腺素所必需的PNMT和高濃度的皮質醇，因此PNMT在高濃度皮質醇激活下，在髓質合成與分泌的兒茶酚胺中，腎上腺素約占80%。腎上腺素、去甲腎上腺素和多巴胺一起釋放入血，通過與廣泛存在于體內器官和組織靶細胞膜上的腎上腺素能受體作用而發揮生理效應。腎上腺素、去甲腎上腺素和多巴胺三者在不同器官和組織，對不同的腎上腺素能受體的效應不同，腎上腺素和去甲腎上腺素同時有興奮 和β受體的作用，但也有區別，去甲腎上腺素主要通過受體使血管收縮，因而有很強的升壓作用,而腎上腺素則主要通過β受體增強心肌收縮力和增快心率，使血管擴張、子宮松弛以及支氣管平滑肌擴張。對代謝的影響兩者都可增加組織耗氧和有產熱作用，促進肝糖原和肌糖原分解使血糖升高，但腎上腺素的作用比去甲腎上腺素強。腎上腺素還可促進脂肪分解，而去甲腎上腺素則起抑制作用。腎上腺素使胰升糖素分泌增加，而去甲腎上腺素使其分泌減少，多巴胺則主要在中樞神經系統起神經遞質作用。兒茶酚胺這種不同的生理效應，是腎上腺髓質疾病各種臨床表現的病理生理基礎。