心交感神经兴奋时，其节后神经纤维末梢释放去甲肾上腺素（NE），与心肌细胞膜上β肾上腺素能受体结合，从而激活腺苷酸环化酶，使胞内cAMP增多，通过激活蛋白激酶和细胞内蛋白质磷酸化过程，产生正性变时、变力、变传导效应。具体如下：
（一）加强自律细胞4期内向电流If，使自动除极速率加快，窦房结自律性增高，心率加快。
（二）增加房室交界慢反应细胞Ca²⁺通道开放概率和Ca²⁺内流，使其0期上升幅度增大，除极加快，房室传导时间缩短。
（三）NE一方面增加Ca²⁺的内流以及加速肌浆网Ca²⁺的释放，使胞浆Ca²⁺浓度增加，心肌纤维收缩更趋同步化，促使心肌收缩有力和心缩期缩短；另一方面又促使肌钙蛋白对Ca²⁺的释放和加速肌浆网对Ca²⁺的摄取，使心肌舒张完全。