Đây là phần trong cùng của tuyến thượng thận, bao gồm các tế bào tiết ra epinephrine (adrenaline), norepinephrine (noradrenaline), và một lượng nhỏ dopamine để đáp ứng lại sự kích thích của các tế bào thần kinh mang thai giao cảm. Tủy thượng thận bao gồm các tế bào có hình dạng bất thường xếp thành nhóm xung quanh mạch máu. Các tế bào này được kết nối mật thiết với bộ phận giao cảm của hệ thống thần kinh tự trị (ANS).