引起肾上腺髓质功能亢进的主要原因有嗜铬细胞瘤、恶性嗜铬细胞瘤和肾上腺髓质增生。
嗜铬细胞呈圆形或椭圆形，有完整包膜，周围血管丰富怒张。肿瘤一般较大，直径在2～6cm。约90%发生在肾上腺髓质，其余10%可发生在肾上腺以外的部位。发生在肾上腺以外的肿瘤，多见于腹膜后主动脉旁，包括嗜铬体(Zuckerkandl体)。也可在肾脏、肾门、肝门、胰头附近，脾、腹腔动脉附近，髂血管旁，卵巢、膀胱区。腹腔以外的嗜铬细胞瘤极少见，如后纵隔脊柱旁，偶见于颈部、颅内及睾丸内。肾上腺嗜铬细胞瘤90%是单发，双侧或多发占 10%。肿瘤一般属良性(占90%左右)，切面呈桔黄色，常见出血、坏死及囊样变，血管丰富。间质很少，肿瘤细胞较大，为不规则多角形。胞浆中颗粒较多，与正常肾上腺髓质细胞相似，但较大。铬酸盐可使颗粒着色，故称嗜铬细胞瘤。约10%的嗜铬细胞瘤为恶性，但单从组织形态学上有时难以鉴别，其主要表现在其有恶性行为，即肿瘤包膜浸润，淋巴、肝、骨和肺等脏器的转移。
极少数病例的临床表现和生化检查均符合嗜铬细胞瘤的诊断，但无肿瘤存在，是肾上腺髓质增生所致。增生的髓质细胞在形态上与正常髓细胞无区别，仅见整个肾上腺体积较大，腺体饱满，表面隆起，髓质层增宽(与皮质比大于1:10)。髓质增生为双侧性病变，但两侧的增生程度可有差异。
临床表现是由于肿瘤细胞分泌大量儿茶酚胺所致。肾上腺嗜铬细胞瘤主要分泌肾上腺素。而肾上腺外部位的嗜铬细胞瘤主要分泌去甲肾上腺素，这是由于异位的肿瘤组织中缺乏甲基转移酶之故。嗜铬细胞瘤分泌儿茶酚胺可以是间歇性的也可以是持续性的，从而出现了多变的临床症状。
神经母细胞瘤、神经节细胞瘤也可以分泌儿茶酚胺，出现类似嗜铬细胞瘤的临床表现。
1964年Pear将广泛存在于内分泌腺体及其它组织中能产生内分泌多肽等物质的细胞统称为APUD细胞(amine precursor uptake and decarboxylation cells)，这些细胞均起源于神经嵴。例如垂体分泌ACTH、促黑色素的细胞，胰岛分泌胰高血糖素、胰岛素和胃泌素的α，β及δ细胞，消化道分泌胃泌素的G细胞，甲状腺分泌降钙素的C细胞，肾上腺髓质的嗜铬细胞，以及肺支气管分泌肺血管活性肽的细胞等。当神经嵴细胞发育异常时，就可以出现多发性内分泌腺瘤(mutiple endocrine neoplasia,MEN)。其引起的病症称多发性内分泌腺瘤综合征(MENS)。Wermer认为这是一组以常染色体显性遗传为特征的遗传性疾病，具有较高的外显率。根据临床表现的不同，可以分成：
①MENⅠ型(Wermer综合症)：包括甲旁亢，胰岛性低血糖，消化道溃疡(zollinger-Ellison综合症)。可伴有垂体前叶或肾上腺皮质功能亢进。
②MENⅡ型(Sipple综合症)：又可分成Ⅱa型(甲状腺髓样癌、嗜铬细胞瘤)和Ⅱb型(甲状腺髓样癌、甲旁亢、嗜铬细胞瘤、其它多发性神经瘤、粘膜神经瘤、先天性巨结肠)。
有人把伴有多发性粘膜神经瘤的Ⅱ型称之为MENⅢ型。故凡嗜铬细胞瘤伴有其它内分泌紊乱者应疑及MENSⅡ型可能。MENⅡ型中的甲状腺髓样癌起源于甲状腺腺泡间的C细胞，能大量分泌降钙素，使血钙降低，从而刺激甲状旁腺引起甲状旁腺增生或腺瘤。故一般认为其甲旁亢是继发性的。偶尔可产生前列腺素和ACTH，导致腹泻、脂肪痢及皮质醇症。MENSⅡ型病例的肾上腺嗜铬细胞瘤大多为双侧性并有恶性倾向。故此类病例应普查有血统关系的家庭其他成员，病人应长期密切随访。
一部分嗜铬细胞瘤有家庭遗传倾向。其特点是：①其发病年龄比非家庭性的为早。②双侧发病率高达47%。③在一个家庭成员中发病的成员，其发病时的年龄和肿瘤部位往往相同。④常伴有多发性内分泌肿瘤Ⅱ型或神经外胚层发育异常。如多发性神经纤维瘤病、结节性硬化症、脑三叉神经多发性血管瘤等，应予注意。