植物性神经系统的一部分。交感神经元位于脊髓胸腰段的侧角内，其纤维由相应脊段发出终止于椎旁神经节或椎前神经节，称为节前纤维。节前纤维较粗，有髓鞘，进入神经节更换神经元后发出较长的节后纤维到达效应器官。椎旁神经节在脊柱两侧联合成两条交感神经链。节前纤维在离开脊髓后可能在交感链内上行或下行数节段，然后终止于神经节。一根节前纤维往往有许多分支，分别与不同节后神经元联系，产生“分散”兴奋的效果。同样，节后纤维也有许多分支分别支配效应器的不同细胞。在消化管中亦有一部分交感节后纤维并不直接支配效应器官，而是和消化管壁的神经丛中的节细胞发生联系。

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。