A fizikai aktivitás élettani szempontból elsősorban izommunkát jelent. Azok a működésbeli változások, amelyek sportoláskor vagy bármilyen más munkavégzés során lejátszódnak, mind-mind a fokozott izommunkát szolgálják. Ahhoz, hogy a vázizmok nagyobb erőkifejtésre legyenek képesek, növelni kell anyagcseréjüket, ami a biológiai oxidáció gyorsítását jelenti. Ehhez az izmoknak több „tüzelőanyagra” és az égéstermékek (pl. szén-dioxid) hatékonyabb, gyorsabb elszállítására, valamint több oxigénre van szüksége . A „tüzelőanyag-ellátást” a vérben oldott tápanyagok révén a vérkeringés, az 0 pedig a légzés biztosítja. Ennek megfelelően leglátványosabb módon a keringési és a légzési szervrendszer reagál az izomaktivitás fokozódására. A rendszeres igénybevétel következményeként hosszabb távon maguk az izmok is szemmel látható módon változnak. Mind az izomrostok száma, mind az egyes izomrostok vastagsága növekszik, és e két tényező együtt növeli az izmok tömegét, a test „izmosabbá” válik. A testedzés hosszú távú hatásai annak köszönhetőek, hogy a rendszeres terhelésnek kitett szervezet olyan tartalékokat halmoz fel mind a testfelépítés tekintetében (pl. izomtömeg-növekedés), mind pedig biokémiai értelemben (pl. az anyagcsere-folyamatok gyorsítása, fokozott enzimtermelés), amelyek révén bármikor képes lesz hamarabb és egyben hosszabb ideig reagálni a megnövekedett terhelés által támasztott igényekre. A testmozgás hatására tehát növekszik a szervezet fizikai teljesítőképessége és erőnléte.

A rendszeresen mozgó emberek szervezetében az általános anyagcsere-folyamatok gyorsabban zajlanak le, hamarabb kicserélődnek a tápanyagok és a végtermékek, mint azoknál, akik nem sportolnak. A fokozott készenléti állapot jótékony hatású az összes szervrendszerre: az élénk vérkeringés lassítja az érelmeszesedéshez vezető folyamatokat, a csontok anyagcseréjének növekedése erősíti a vázrendszert. Mind a szívizom, mind pedig a vázizmok erősödnek, így ellenállóbakká válnak az esetlegesen váratlanul jelentkező nagyobb terhelésekkel szemben is. A vérkeringés és a perctérfogat növekedése folyamatos ösztönzést jelent az immunrendszer számára, növeli a szervezet ellenálló képességét.

Fizikai terheléskor – függetlenül annak természetétől, tehát hogy munkavégzés, sportolás vagy más céllal történik az erőkifejtés – a szervezet egésze az átlagosnál aktívabb állapotba kerül. Az idegi és hormonális szabályozásban szimpatikus túlsúly jön létre, és ennek megfelelően alakul a különböző szervrendszerek működése. Szimpatikus hatásra szaporábbá és erőteljesebbé válik a szívverés, nő a vérnyomás, a vázizmokban értágulat, a zsigerekben (bélcsatorna, vese stb.) érszűkület jelentkezik. A vázizmokon keresztül ezért időegység alatt nagyobb mennyiségű vér áramlik át, ugyanakkor a zsigeri szervek vérellátása és működése csökken.

Hosszú távon a rendszeres sportolás a szívizom megvastagodáshoz vezet, ami erőteljesebb összehúzódást tesz lehetővé. Ez megnöveli a nyugalmi szívműködés hatásosságát is, tehát ugyanazt a vértérfogatot az edzett szív kevesebb összehúzódással is képes megmozgatni. Emiatt a rendszeresen sportoló szervezet szívveréseinek száma nyugalomban rendszerint alacsonyabb az átlagosnál. Az élettani középértéknek tekinthető 72-75 percenkénti szívveréssel szemben, a sportolók szíve ugyanezt a munkát percenként akár 50-60 közötti összehúzódással is képes elvégezni. A terhelés felléptekor így még bőséges tartaléka marad a szervezetnek ahhoz, hogy erőteljesen növelje a vázizmok fokozott működéséhez szükséges keringő vér térfogatát. A vérkeringés másik fontos pillére, az érrendszer tekintetében a sportolás által fokozott vérkeringés jótékony hatása az érelmeszesedés megelőzésében illetve késleltetésében, valamint az erek falában található, azok szűkületét és tágulatát a kellő időben biztosító simaizomrostok működőképességének megőrzésében nyilvánul meg.

Edzetlen szervezetben, ahol a keringés teljesítményének kellő mértékű, hirtelen növekedéséhez nem áll rendelkezésre megfelelő tömegű és vastagságú szívizom, a keringés más forrásokból fedezi a fokozott igénybevételhez szükséges tápanyag- és oxigénellátást. Jelentős vérraktár a lép, amely érrendszerében akár 0,5-1 dm³ vért is tárolhat. A lép simaizomrostokkal átszőtt szerkezete lehetővé teszi, hogy érrendszeréből hirtelen nagyobb vérmennyiség jusson a keringésbe. A lép simaizomzata viszonylag rövid idő alatt összehúzódik, kipréseli magából a tárolt vérmennyiséget. Ez a hirtelen izomösszehúzódás gyakran kellemetlen, nemritkán fájdalmas, görcsös érzéssel jár, az illetőnek „szúr az oldala”. Ezt a kellemetlen érzést rendszeres edzéssel kerülhetjük el, hiszen így nincs szükség a lép tartalékának hirtelen bevetésére, hanem a szívizom önmagában is képes biztosítani a keringő vérmennyiség hirtelen megnövelését.

A sportolás, illetve bármilyen természetű fokozott fizikai aktivitás hatása a légző szervrendszerre kettős: a terhelés felléptekor a percenkénti légzésszám emelkedésében, illetve a tüdő hajszálereiben keringő vérmennyiség növekedésében nyilvánul meg; hosszú távon viszont a légzőfelület megnövekedését is eredményezi. Nyugalomban percenként átlagosan 15-18 lélegzetvétel biztosítja a szervezet oxigénellátását, sportoláskor, fizikai munkavégzés közben ez az érték nagymértékben emelkedhet, elérheti akár 30-40-et is. A légzésszám emelkedését viszont nem feltétlenül kíséri a lélegzetvételek mélységének egyébként kívánatos növekedése. Erre a tényre a még edzetlen sportolóknak tudatosan ügyelniük kell, mivel a szapora légzés egyben felületessé is válhat, ami könnyen átmeneti ájulást, eszméletvesztést okozhat. Ez a jelenség két fő okra vezethető vissza: egyrészt a belélegzett, oxigéndús levegő rövidebb ideig tartózkodik a tüdőben, ezért csökken az időegység alatt felvett oxigén mennyisége, tehát viszonylagos oxigénhiány lép fel. Másrészt a vér kémhatásának kialakításában alapvető fontosságú szén-dioxid koncentrációja a szapora légvétel „lihegés” miatt csökken, ezért a vér kémhatása lúgos irányba tolódik el. Ilyen esetben legjobb, ha tudatos légzésszabályozással ritkábban és mélyebben veszünk levegőt, így pár perc alatt helyreállítjuk az egyensúlyt.

A sportolás hatása a légző szervrendszer fejlődésére

A fizikai igénybevétel hosszú távon a tüdő légzőfelületének növekedésével jár, aminek egyenes következménye a tüdő maximális légzési térfogata, az ún. vitálkapacitás növekedése. A vitálkapacitás nem azonos a nyugalomban egy lélegzetvétel során megmozgatott, átlagosan kb. 0,5 dm³ levegővel. Értékét úgy kapjuk meg, hogy maximális belégzést követően, tüdőnkből erőteljesen, a lehető legtöbb levegőt préseljük ki. Ennek értéke átlagos felnőtt szervezet esetében 3-4 dm³, sportolóknál (elsősorban úszóknál) és fúvós hangszeren játszó zenészeknél elérheti a 6-7 dm³-t is. Sportolás közben a légzés tudatos szabályozásával törekedni kell arra, hogy a légzés szaporasága helyett lehetőleg a lélegzetvételek mélységét növeljük, a vitálkapacitás minél nagyobb mértékű kihasználása érdekében.