運動開始後會隨著時間的增加逐漸開始產生疲勞 (fatigue)，而疲
勞將會影響後續的運動表現。疲勞的定義為無法在反覆的肌肉收縮中 維持能量輸出或力量的情況 (林正常、林貴福、徐台閣、吳慧君，
2002)。不管是運動員或是一般民眾，都會有經歷過疲勞的體驗，譬 如說一分鐘仰臥起坐、3000 公尺的跑步或反覆的搬重物。造成疲勞 的因素有能量消耗、代謝產物堆積、神經系統運作失調、肌肉收縮機 制失調，而這些因素是混合發生的。除了這些生理因素，心理層面也
會對疲勞有影響；舉例來說，選手的求勝意志即可能左右高強度的長 距離比賽的勝負。
運動中由於能量消耗，肌肉對於 ATP 的需求速率大於產生時，
便會出現疲勞的狀況。肌肉對於ATP 需求增加，PC 也會加速合成。
當 PC 用盡時，ADP 開始累積，藉由肌激酶 (myokinase) 反應產生 ATP，在這個無氧糖解的過程中造成氫離子 (H+) 的累積。
肌肉收縮的原理為橫橋理論，在橫橋理論過程中 ATP 是必需的，
它的作用為使橫橋產生動作及橫橋與肌動蛋白兩者脫離。當 ATP 耗 盡時，橫橋的力量將受到限制。此外，也因為 H+濃度增加，會干擾 橫橋中一個相當重要的動作，即鈣離子 (Ca++) 與旋光素的結合，並
抑制 Ca++從肌漿網釋放出 (Westerblad, Lee, Lännergren, & Allen, 1991)。另一機械因素是，運動會造成肌節物理性的撕裂。這些現象 都會使肌肉收縮不像一開始運動時有足夠的力量。在運動科學的領域 中，對於疲勞的研究常以肌肉產生的最大收縮力或反覆收縮時的功率 輸出來觀察運動與疲勞的關係 (Grandevia, Enoka, McComas, Stuart,
& Thomas, 1995 ; Sterner, Pincivero, & Lephart, 1998)。
乳酸是運動中的代謝產物，對於肌肉疲勞也佔有極重要的份量。
在運動中，細胞需要利用ATP，此時糖解作用的速率大於粒線體內氧 化乳酸的速率，造成乳酸的堆積。乳酸的堆積也會提高 H+的濃度，
導致體液pH 值下降，影響酶活性 (Sahlin, 1992)。酶無法正常的合成 ATP 時，疲勞就此產生 (謝伸裕，1997)。由上述可見，ATP 的數量 對於疲勞是非常重要的。
在神經因素上，疲勞可能與神經肌的連結失調是有關的。鉀離子 (K+) 在細胞膜外堆積使細胞內的鉀離子減少，引起細胞的去極化反
應和動作電位振幅減少。這些情況的發生會導致肌漿網降低Ca++的釋 放，同樣的橫橋的循環受到影響。
運動過程中，醣類的消耗也可能導致疲勞的產生 (Wasserman, &
Mcilroy, 1964)。醣類消耗將使 ATP 的合成受到限制，進而影響運動 表 現 。 長 時 間 的 持 續 運 動 會 使 肌 肝 醣 與 肝 肝 醣 含 量 明 顯 降 低 (Gollnick, 1985 ; Sahlin, Katz, & Broberg, 1990)。
另外，也有研究指出，運動中產生的自由基 (free radical) 可能 會加速肌肉的疲勞 (Barclay & Hansel, 1991；Reid 等，1992)。電子 傳遞鏈是有氧ATP 製造的必需路徑，而自由基在電子傳遞鏈中形成，
因此，長時間的有氧運動所造成的疲勞有部分的原因可能來自於自由 基 (Davies, Packer, & Brooks, 1982 ; Gomez-Cabrera, Martínez, Santangelo, Pallardó, Sastre, & Viña, 2006)。
雖然疲勞的產生會影響後續的運動表現，但以另一角度的觀點，
疲勞是身體非常重要的保護機制。疲勞使細胞對 ATP 的使用率下降，
比ATP 的產生速度更慢，以維持 ATP 的濃度。這樣的機制使體內維 持恆定，達到保護的功能。