肾上腺素能激动剂通过与肾上腺素受体结合形成药物一受体复合物发挥药效，药物的化学结构必须与受体的活性部位相适应。此类药物的构效关系简述如下。

(1)对苯乙胺基本结构，任何碳链的延长和缩短都会使活性降低。

(2）苯乙胺类侧链氨基的β位有羟基取代，有一个手性碳原子（多巴胺除外），存在旋光异构体，以R-构型异构体具有较大的活性。例如去甲肾上腺素R-构型左旋异构体活性比S一构型右旋体强约27倍。

(3）苯环3,4-二羟基（儿茶酚结构）的存在可显著增强α受体、β受体活性，但是此类药物口服后易失活，因此肾上腺素、去甲肾上腺素不能口服。如改变为3,5-二羟基（例如特布他林），或将3-羟基用氯取代（例如克仑特罗）口服均有效。

(4)侧链氨基上的烷基大小与此类药物的受体选择性有密切关系。在一定范围内，N-取代基越大，例如为异丙基或叔丁基时，对β受体的亲和力越强。例如异丙肾上腺素、克仑特罗等，临床主要用于支气管哮喘。

5)侧链氨基a位碳原子上引入甲基，为苯异丙胺类，由于甲基的位阻效应可阻碍单胺氧化酶(MAO）脱氨氧化的失活作用，使药物作用时间延长。