除毛细血管外，人体几乎所有的血管都接受植物神经的支配。交感神经中含有缩血管神经纤维和舒血管神经纤维两大类。交感缩血管神经纤维，可使血管平滑肌收缩，交感舒血管神经纤维，可使血管平滑肌舒张；另外，副交感神经纤维也可使血管平滑肌舒张，故称为副交感舒血管神经纤维。在支配血管方面，交感缩血管神经纤维占优势，且绝大多数血管主要受单一的交感缩血管神经纤维支配，这点与心脏的双重神经支配不同。
交感缩血管神经的节后纤维末梢释放的神经递质是去甲肾上腺素。去甲肾上腺素主要与血管平滑肌细胞膜上的肾上腺素能受体结合，引起细胞膜和肌质网对Ca2+的通透性增高，结果使平滑肌细胞内Ca2+浓度升高，导致缩血管效应。整体来讲，外周阻力血管收缩可以增加外周阻力，提高动脉血压。
交感缩血管神经纤维的分布密度在不同类型的血管和不同部位的血管是有差异的。在各类血管中，小动脉和微动脉的分布密度最高，静脉较相应的动脉为少，毛细血管前括约肌中的缩血管纤维也很少。皮肤、骨骼肌和内脏的小动脉和微动脉有丰富的交感缩血管神经纤维分布，特别是皮肤血管。而冠状血管和脑血管几乎没有此类神经纤维的分布。交感缩血管神经纤维的这种支配特点具有重要的生理意义。例如失血等应激状态下，交感缩血管神经纤维高度兴奋，使皮肤，内脏的血管强烈收缩，动脉血压升高，脑血管和冠状血管收缩反应极小或无。因此，可使有限的循环血量优先供应脑和心脏等重要器官。静息状态下，交感缩血管神经纤维经常发出1-3次/秒的低频冲动，维持着大多数血管的紧张性。
这类纤维主要分布在骨骼肌的微动脉，末梢释放的乙酰胆碱与血管平滑肌细胞膜上的M受体结合，产生舒血管效应。安静状态下，无紧张性的活动，只在机体处于激动、恐慌或准备作剧烈运动时才发挥作用，使肌肉的血流量大大增加。体内冠状动脉、面颊皮肤血管等也有交感舒血管神经纤维的支配。目前认为，这类神经纤维可能参与机体的防御反应。
这类神经纤维的节前神经元位于脑干的某些核团和脊髓骶段的灰质侧角。节后纤维主要分布在脑、舌、唾液腺、胃肠的腺体和外生殖器的血管。节后纤维末梢释放的递质为乙酰胆碱，与血管平滑肌细胞膜上的M受体结合，产生舒血管效应。其作用主要是调节器官组织局部的血流量，对循环系统的总外周阻力影响很小。