L'energia per permettere la contrazione muscolare, deriva dall'ATP (Adrenosina Tri Fosfato), un composto altamente energetico composto da:

• una molecola di adenosina;
• tre molecole di fosfato.

L'ATP è prodotto, a sua volta, dai metabolismi energetici:

• anaerobico alattacido;
• anaerobico lattacido;
• aerobico;

i quali utilizzano come fonte energetica gli zuccheri e i grassi, in particolare il glucosio, e gli acidi grassi liberi.

L'energia viene liberata dalla rottura dei legami altamente energetici che tengono unite le molecole di fosfato: da ATP (3 molecole di fosfato), si passa all'ADP (2 molecole di fosfato).

Il glucosio ed il glicogeno

Lo zucchero che viene utilizzato dalla cellula per produrre energia è il glucosio. Il glucosio è presente in piccolissima quantità nel sangue e nella cellula dove però viene trasformato in glicogeno, e quindi immagazzinato.

Il glicogeno è un polisaccaride (una molecola molto lunga, formata da molte molecole di glucosio e acqua) di riserva. Viene sintetizzato dall'organismo umano partendo dal glucosio, e viene immagazzinato all'interno della cellula muscolare e all'interno della cellula epatica (le cellule del fegato). 
Durante l'attività fisica intensa e prolungata, l'organismo attinge alle fonti di glicogeno della muscolatura direttamente coinvolta nell'attività, una volta che questo glicogeno tende ad esaurirsi, l'organismo incomincia a utilizzare in quantità progressivamente maggiore le scorte degli altri distretti muscolari (quelli meno impegnati nella performance) e del fegato che vengono convertiti da glicogeno a glucosio, immessi nel sangue con il quale raggiungono i muscoli bisognosi di energia.

Il glicogeno epatico e il glicogeno muscolare presentano delle differenze: la catena di glicogeno epatico è composta di un numero più elevato di molecole rispetto al glicogeno muscolare.

Uno dei motivi per i quali si verificano le cosiddette "crisi" negli atleti degli sport di fondo (corsa e ciclismo in particolare), è la "crisi da fame", dovuta proprio al fatto dell'esaurirsi delle scorte di glicogeno (ed il passaggio all'utilizzo dei grassi come fonte energetica i quali garantiscono una grande capacità ma poca potenza, di conseguenza il livello di performance diminuisce in modo drastico).

Gli acidi grassi liberi

Corsa e consumo di grassi

A differenza del glicogeno, gli acidi grassi liberi sono presenti nella cellula muscolare in piccole quantità.
Quando vi è la necessità, gli acidi grassi liberi, attraverso il sangue, arrivano alle cellule muscolari dai depositi di grassi dell'organismo.

Il runner ha una quantità molto ridotte di grasso corporeo. In genere, nell'individuo di 20-30 anni sedentario, il grasso può raggiungere o superare la percentuale dell'8 - 10% dell'intero peso corporeo. Nel runner ben allenato la percentuale di grasso contenuta nei depositi lipidici in totale è di circa il 2-3% del peso corporeo. Nel soggetto di 70 chilogrammi, questo rappresenta circa un chilogrammo e mezzo.