Des niveaux anormalement élevés de catécholamines circulantes peuvent indiquer la toxicité et la présence d'un trouble médical. Par exemple, des niveaux anormalement élevés peuvent être dus à une carence de la monoamine oxydase A, l'agent qui se dégrade naturellement ces hormones à quelques minutes de la libération. Des niveaux élevés peuvent également être associés à plusieurs maladies rares, comme ganglioneurome et le neuroblastome. Une tumeur des cellules chromaffines affectant les glandes surrénales peut conduire à un trouble de l'hypertension phéochromocytome. En outre, de nombreux médicaments peuvent augmenter la production de catécholamines, notamment la nitroglycérine, la lévodopa, la tétracycline, de lithium, de l'insuline, et de la caféine.