肾上腺素和去甲肾上腺素在化学结构上都属于儿茶酚胺。循环血液中的肾上腺素和去甲肾上腺素主要来自肾上腺髓质。肾上腺素能神经末梢释放的去甲肾上腺素也有一小部分进入血液循环。由肾上腺髓质分泌的髓质激素中，肾上腺素约占80%，而去甲肾上腺素仅约20%。

血液中的肾上腺素和去甲肾上腺素对心脏和血管的作用有许多共同点，但并不完全相同，这是因为两者对不同的肾上腺素能受体的结合能力不同。肾上腺素可与α和β两类受体结合。在心脏，肾上腺素与β受体结合后，可产生正性变时和变力作用，使心输出量增加。在血管，肾上腺素的作用取决于血管平滑肌上α和β2受体的分布情况。在皮肤、肾、胃肠、血管平滑肌上α受体在数量上占优势，肾上腺素能使这些器官的血管收缩。在骨骼肌和肝的血管上β2受体占优势，小剂量的肾上腺素常以兴奋β2受体的效应为主，引起血管舒张，而大剂量时则因α受体也兴奋，故引起血管收缩。去甲肾上腺素主要与α受体结合，也可与心肌的β1受体结合，但与血管平滑肌上β2受体结合的能力较弱。静脉注射去甲肾上腺素可使全身血管广泛收缩，动脉血压升高；而血压升高又可使压力感受性反射活动加强，由于压力感受性反射对心脏的效应超过去甲。肾上腺素对心脏的直接效应，故引起心率减慢。根据两者作用上的特点，在临床上常把肾上腺素用作强心剂，去甲肾上腺素常用作升压药。