Rdzeń nadnerczy to masa komórek, które tworzą centrum nadnercza pod zewnętrzną korą nadnerczy. Te komórki o nieregularnym kształcie są zebrane razem z naczyniami krwionośnymi. Komórki rdzenia nazywane są komórkami chromafinowymi, ponieważ zabarwiają się na brązowo w reakcji na sole chromu. Rdzeń nadnerczy może wydzielać norepinefrynę i epinefrynę, zwaną również adrenaliną, gdy jest stymulowany. Śladowe ilości dopaminy mogą być również uwalniane przez rdzeń nadnerczy.
Ogólnie rzecz biorąc, rdzeń nadnerczy jest zwojem współczulnym — komórkami pobudliwymi, które są częścią współczulnego układu nerwowego (SNS). Współczulny układ nerwowy aktywuje rdzeń nadnerczy do wydzielania, gdy występuje stres. Działanie to jest przygotowaniem do reakcji organizmu typu „walcz lub uciekaj” w sytuacjach stresowych, takich jak przewidywane niebezpieczeństwo. Stosunek uwalnianych hormonów różni się w zależności od gatunku. Człowiek uwalnia około 80 procent adrenaliny i 20 procent noradrenaliny. Z kolei kurczaki uwalniają około 30 procent epinefryny i 70 procent noradrenaliny.
Tyrozyna jest aminokwasem odpowiedzialnym za przekształcanie białek w epinefrynę i norepinefrynę w rdzeniu nadnerczy. Oba hormony są uwalniane do krwiobiegu w odpowiedzi na stres, dużą utratę krwi lub wysiłek fizyczny. Efekty utrzymują się przez chwilę i mogą nie zniknąć natychmiast po spadku poziomu stresu lub zakończeniu ćwiczeń. Epinefryna może być również uwalniana z powodu niskiego poziomu glukozy we krwi.
Epinefryna powoduje rozpad glikogenu na glukozę w wątrobie, rozszerza tętnice w organizmie i powoduje uwalnianie kwasów tłuszczowych z tkanki tłuszczowej. Norepinefryna podnosi ciśnienie krwi i zwęża naczynia krwionośne. Najbardziej zauważalnym efektem fizjologicznym jest wzrost częstości akcji serca i siły z adrenaliny. Oskrzeliki w płucach rozszerzają się w celu zwiększenia wlotu i wyrzutu powietrza. Zwiększa się metabolizm, co zwiększa ilość spożywanych kalorii i glukozy oraz skutkuje większą energią. Źrenice rozszerzają się, układ pokarmowy zmniejsza kwasowość, a niekrytyczna aktywność ruchowa jest zmniejszona.
Nadczynność rdzenia nadnerczy w przypadku guza może powodować negatywne skutki, takie jak nadciśnienie lub bóle głowy. Skutki hormonów wytwarzanych przez rdzeń nadnerczy po ćwiczeniach są postrzegane jako korzystne. Z drugiej strony spadek kwasów żołądkowo-jelitowych powoduje niestrawność, dlatego nie zaleca się wykonywania ćwiczeń mniej niż godzinę po jedzeniu.