髓质激素的合成与交感神经节后纤维合成去甲肾上腺素的过程基本一致，不同的是在嗜铬细胞胞浆中存在大量的苯乙醇胺氮位甲基移位酶（phenylethanolamine-N-methyltransferase,PNMT），可使去甲肾上腺素甲基化而成肾上腺素。合成髓质激素有原料分为酪氨酸，其合成过程为：酪氨酸→多巴→多巴胺→去甲肾上腺素→肾上腺素，各个步骤分别在特异酶，如酷氨酸羟化酶、多巴脱羟酶、多巴胺β-羟化酶及PNMT的作用下，最后生成肾上腺素。

肾上腺素与去甲肾上腺素一起贮存在髓质细胞的囊泡里内，以待释放。髓质中肾上腺素与去甲肾上腺素的比例大约为4：1，以肾上腺素为主。在血液中去甲肾上腺素除由髓质分泌外，主要来自肾上腺素能神经纤维末梢，而血中肾上腺素主要来自肾上腺髓质。

在体内的肾上腺素与去甲肾上腺素通过单胺氧化酶（monoamineoxidase,MAO）与儿茶酚-O-甲基移位酶（catechol-O-methyltransferase,COMT）的作用而灭活。