Trong khi tập thể dục, các cơ kéo oxy ra khỏi máu, các mạch máu giãn ra để tăng lưu lượng máu, tim và cơ hoành làm việc nhiều hơn và cơ thể bắt đầu đổ mồ hôi để loại bỏ nhiệt ra khỏi cơ thể. Ở cấp độ phân tử, cơ thể tạo ra adenosine triphosphate (ATP) để cung cấp năng lượng cho các cơ đang tập luyện.
Trong quá trình tập thể dục, các tế bào bên trong cơ sẽ phân chia nguồn cung cấp dồi dào glycogen của cơ thành glucose, sau đó lại được phân tách để tạo thành ATP và axit lactic; quá trình này đòi hỏi khoảng 12 phản ứng hóa học khác nhau. ATP cung cấp năng lượng cho các tế bào của cơ. Axit lactic, là sản phẩm phụ của những phản ứng hóa học này, khiến cơ bắp bị đau nhức và phải được loại bỏ qua đường máu.
Bởi vì cơ bắp kéo oxy ra khỏi máu trong khi tập thể dục, cơ thể phải đáp ứng bằng cách tăng lưu lượng máu từ tim và chuyển hướng lưu lượng máu từ các cơ quan khác đến các cơ hoạt động. Ví dụ, hệ tiêu hóa thường hoạt động chậm lại khi tập thể dục gắng sức. Khi một cơ đang hoạt động sử dụng hết lượng ATP dự trữ, nó sẽ giải phóng các sản phẩm phụ hóa học khiến mạch máu giãn ra, do đó làm tăng lưu lượng oxy đi khắp cơ thể. Các mạch máu đến da cũng giãn ra, giúp tản nhiệt. Ngoài ra, các tuyến mồ hôi kích hoạt trong quá trình tập thể dục để tạo ra mồ hôi. Khi mồ hôi bốc hơi khi tiếp xúc với không khí, nó cũng giúp hạ nhiệt độ cơ thể thông qua việc tản nhiệt tích tụ.
