心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，其末梢释放的乙酰胆碱激活节后神经元膜上的M受体，支配心脏的各个部分。两侧心交感神经对心脏的支配有所差别，支配窦房结的交感纤维主要来自右侧心交感神经，支配房室交界的交感纤维主要来自左侧心交感神经。在功能上，右侧心交感神经兴奋时，以引起心率加快的效应为主，而左侧心交感神经兴奋，则以加强心肌收缩能力的效应为主。

心交感神经节后神经元末梢释放的递质为去甲肾上腺素，与心肌细胞膜上的β型肾上腺素能受体结合，可导致心率加快，房室交界的传导加快，心房肌和心室肌的收缩能力加强。这些效应分别称为正性变时作用、正性变传导作用和正性变力作用。