兒茶酚胺的生理作用是可以通過興奮α受體收縮血管，主要表現為小動脈和小靜脈的血管收縮，以皮膚黏膜為主要表現，對腎臟血管也有一定作用。對于心血管系統，兒茶酚胺可以增加冠狀動脈舒張，增加心臟的跳動頻率，增加心搏量，加快心臟跳動。對于內臟黏膜，兒茶酚胺可以通過β受體使內臟黏膜的平滑肌舒張，通過α受體使內臟黏膜平滑肌收縮。兒茶酚胺還可以作用于體內激素，使胰島素、胰高血糖素以及甲狀腺激素分泌增加，兒茶酚胺還可以作用于體內的基礎代謝，使機體產熱以及氧耗量增加，提高身體的新陳代謝。兒茶酚胺對身體的作用較為重要，有些疾病導致兒茶酚胺異常分泌，超過生理劑量，如嗜鉻細胞瘤和副神經節瘤，嗜鉻細胞瘤和副神經節瘤分別起源于腎上腺髓質和腎上腺髓質以外的副神經節系統，由于它們的過度分泌，導致身體出現不適癥狀，這個時候需要尋找原發病灶進行積極治療。