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马拉松是一项简单而又复杂的运动，说简单是因为它只需要周期性摆动两条腿，几乎每个人都能跑；说复杂是因为它是通过神经、肌肉、内脏机能及代谢系统协调配合完成全程对生理机能很大的挑战。
心脏是不受神经控制的平滑肌，它主要负责输送氧气。在心脏的四个腔室中，左心室是最大且最重要的，它把富含氧气的血液输送到全身的主动脉，随后血液遍及全身，肌肉按需消耗氧气进行代谢，排除二氧化碳，二氧化碳随血液汇聚到主静脉流入右心房，右心房收缩经三尖瓣流入右心室，右心室收缩，将血液注入肺动脉，然后到达肺部进行气体交换，再将富含氧气的血液流向左心房，左心房收缩经二尖瓣流向左心室，由此往复循环。
在运动时，神经控制肌肉产生动力，而肌肉的有氧工厂是线粒体，它通过酶催化能源物质产生能量，因此线粒体越多能量生产效率越高。不同的肌纤维类型所拥有的线粒体也不同，在快肌纤维B中线粒体最少，慢肌纤维中最多。快肌纤维的动员主要用于短跑类高强度的、短时间的快速运动，易产生疲劳，只能维持几十秒；慢肌纤维的动员主要用于长时间的、低强度的运动，可以维持很长时间，不易产生疲劳。 因此，优秀长跑运动员肌肉中慢肌纤维含量多。在跑步时，由于肌纤维动用的顺序由神经纤维大小决定，控制慢肌纤维的神经最小，其次是快肌纤维A，最后是快肌纤维B，因此动用的肌纤维顺序也是如此，慢肌纤维最先被动用，其次是快肌纤维A，再次是快肌纤维B。动作的产生是由肌肉的收缩以及运动神经细胞传递动作电位刺激引起的；动作的大小取决于肌纤维收缩的数量和中枢神经系统向肌纤维传导的信号频率。
跑步时，身体离地时肌肉缩短的方式是向心收缩，腿落地时，肌肉被动拉长的方式是离心收缩，在腿落地与蹬地且又未离地之前的短暂瞬间，肌纤维的长度不变，是等长收缩。这三种肌肉收缩的形式，离心收缩产生的力量最大，此时肌球蛋白从肌原蛋白的固定点位置脱落，因此也最容易导致肌肉损伤和疲劳，这也就是为什么下山比上山累的原因之一。
有了消耗自然就有供给，无论是跑步还是物质能量的转换，所有的运动都需要消耗能量，因此人要不断从外界摄入食物吸收能量。人体的三大能源物质是糖、脂肪和蛋白质。 跑马拉松主要有两种代谢方式，有氧代谢和有氧—无氧混合代谢。在大部分时候都是在有氧代谢的时候进行跑动，其消耗的能源物质主要是糖和脂肪。糖原是运动时肌肉最喜欢的能源，而肌肉中糖原的储备有限，要是只消耗糖原，人会在很早就会出现“撞墙”的现象，这是跑马拉松业余圈内的一种说法，运动员通常跑到30～35公里处身体感到特别难受，出现胸部发闷、呼吸困难、心跳、腿软、头晕恶心、步子发沉等现象，同时伴随低血糖。
这实际上指的是运动生理学上的“极点”。所以在跑马拉松要依靠能量供应王——脂肪，有了它的支持就可推迟糖原的耗竭，因此在马拉松训练的时候要训练糖脂协调供能的能力。乳酸阈是马拉松能力的重要标志，要是想跑好马拉松，就需要维持较长的时间且尽可能保持较快的跑步速度，就需要锻炼提高乳酸阈值，因为有氧和无氧代谢的交界点为乳酸阈代谢，只有在乳酸阈这一点满足以上两个条件，既能在较快速度下不造成乳酸堆积，也能维持较长的时间。
作为一名马拉松运动员，还需要一个强大的肺，当然不是越大越好，因为肺部的大小是由身体的大小决定的，因此我们要的是肺的利用率。在初级跑步者身上常会出现，跑一段路就会气喘吁吁，一般人主要把问题归因于肺，其实不然，有研究表明，真正阻碍你前进的是血液循环系统和代谢系统，所以要想跨越这个障碍就需要通过后天的努力训练提高机体的适应能力，加大心输出量和提高血红蛋白密度和毛细血管数量。 |
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