肾上腺髓质位于肾上腺中心。从胚胎发生来看，髓质与交感神经同一来源，相当于一个交感神经节，受内脏大神经节前纤维支配（属交感神经），形成交感神经-肾上腺系统。
肾上腺髓质的腺细胞较大，呈多边形，围绕血窦排列成团或不规则的索网状（参见图13-10）。细胞内含有细小颗粒，经铬盐处理后，一些颗粒与铬盐呈棕色反应。含有这种颗粒的细胞称为嗜铬细胞。这些颗粒内的物质可能就是肾上腺髓质激素的前体。
肾上腺髓质的嗜铬细胞分泌两种激素：肾上腺素和去甲肾上腺素，两者的比例大约为4∶1，以肾上腺素为主。它们都是酪氨酸衍生的胺类，分子中都有儿茶酚基团，故都属于儿茶酚胺类。它们的生物学作用与交感神经系统紧密联系，作用很广泛。著名学者Cannon曾提出应急学说。他提出在机体遭遇紧急情况时，如恐惧、惊吓、焦虑、创伤或失血等情况，交感神经活动加强，髓质分泌激素急剧增加。其结果是：心跳加强加快，心输出量增加，血压升高，血流加快；内脏血管收缩，内脏器官血流量减少；肌肉血管舒张，肌肉血流量增加，为肌肉提供更多氧和营养物质；支气管舒张，以减少气体交换阻力，改善氧的供应；肝糖原分解，血糖升高，增加营养的供给。应急反应所引起的上述机能改变，有助于机体与不利情况进行斗争而脱险。引起应急反应的各种刺激也是引起应激反应的刺激，在上述情况时，两个反应系统相辅相成，都发生反应，使机体的适应能力更为完善。
内脏大神经节前胆碱能纤维兴奋，或给以乙酰胆碱均能促进肾上腺髓合成并分泌肾上腺素和去甲肾上腺素。应急反应时，血中去甲肾上腺素主要来自交感神经末稍。肾上腺素和去甲肾上腺素对肾上腺髓质都有负反馈作用，它们在细胞内合成达到一定数量时，就能抑制其合成过程。