交感神经系统的活动比较广泛，刺激交感神经能引起腹腔内脏及皮肤末梢血管收缩、心搏加强和加速、瞳孔散大、消化腺分泌减少、疲乏的肌肉工作能力增加等。交感神经的活动主要保证人体紧张状态时的生理需要。人体在正常情况下，功能相反的交感和副交感神经处于相互平衡制约中。当机体处于紧张活动状态时，交感神经活动起着主要作用。
心脏交感神经的节前神经元位于脊髓第1～5胸段的中间外侧柱，节后纤维来自脊椎旁的星状神经节或颈交感神经节，调节心脏及其他内脏器官的活动。
交感神经和迷走神经共同支配着心脏，但是交感神经的分布相较于迷走神经更丰富。心脏交感神经节前纤维位于脊髓1～5胸段的中间外侧柱，节后纤维分布于心房，过房室沟分布在心室肌表面的心外膜层，并和冠状动脉伴行穿过心室壁向下支配心内膜。
两侧交感神经对心脏各部的支配并不均匀，心房内的交感神经纤维分布多于心室，且右侧分布比左侧更丰富。右侧交感神经主要影响心率，主要分布于心脏右侧和心室前壁。左侧交感神经主要影响心肌收缩力，主要分布于心脏左侧和心室后壁。心脏交感神经主要通过释放神经递质和心脏中相应的受体结合来调控心脏。交感神经末梢与心肌形成突触联系，释放NE，NE与突触后膜β受体（心肌有β1、β2受体，以β1受体为主，特别是心室肌中，β1受体占β受体总数的75%以上）。结合后引起β受体构型发生变化，激活细胞内兴奋型G蛋白（Gs）-腺苷酸环化酶（AC）信息传递系统，继而产生第二信使环磷酸腺苷（cAMP），cAMP激活蛋白激酶A（PKA），通过对L型Ca通道的磷酸化作用使细胞膜对Ca的通透性增大，引起Ca内流增加产生正性变力效应。