Незважаючи на те, що дослідження функцій людини розпочинали стародавні греки, тільки до 1500 р. був зроблений значний вклад у розуміння як структури, так і функцій організму людини. Попередником фізіології була анатомія. Робота Андреаса

Всзалія "Fabrica Humania Corporis" ("Структура человеческого тела"), опублікована в 1543р., стала поворотним пунктом у розвитку науки про людину і змінила спрямування наступних досліджень. Незважаючи на те, головна увага в цій праці була звернута на анатомічний опис різних органів, були спроби пояснити їх функції. Британський історик Майкл Фостер зауважив: "Ця книга стала початком не тільки сучасної анатомії, але і сучасної фізіології. Вона назавжди поклала кінець уявленням, які панували впродовж 14 століть, і сприяла відродженню медицини".

Більшість ранніх спроб пояснити фізіологічні аспекти були або невірними, або туманними настільки, що їх можна було розглядати тільки як пропозиції: наприклад, спроби пояснити, як м'язи виробляють силу, зводились, як правило, до опису зміни їх розмірів і форми під час скорочення, оскільки спостереження обмежувались тільки тим, що можна було побачити неозброєним оком. На основі подібних спостережень Херонімус Фабриціус (близько 1574 р.) висунув передбачення, що скорочувальна інтенсивність м'яза знаходиться в їх волокнистих сухожиллях, а не в "м'ясистій частині". Анатомам не вдавалось спостерігати існування індивідуальних м'язових волокон до того часу, доки голландський вчений Антоні Ван Левенчук не винайшов мікроскоп (близько 1660 р.). Але те, як ці волокна скорочуються і виробляють силу, залишалось загадкою до середини нашого століття, коли з'явилась можливість вивчати складну діяльність м'язових білків з допомогою електронного мікроскопа.

Фізіологія вправ - відносний новачок в науці. До кінця XIX ст. головна мета фізіологів полягала в отриманні інформації, яка мала клінічне значення. Проблема реакції організму на фізичні навантаження не вивчалась. Незважаючи на загальноприйняте значення систематичної м'язової діяльності уже в середині XIX ст., до кінця століття на фізіологію м'язової діяльності увага майже не зверталась.

Перший підручник з фізіології фізичних вправ "Физиология физического упражнения" був написаний в 1889 р. Фернандом Ла Гранжем. Беручи до уваги невелику кількість досліджень угалузі фізичних навантажень в той період, дуже цікаво ознайомитися з тим, як автор висвітлює такі теми, як "Мышечная работа", "Усталость", "Привыкание к работе", "Функции мозга при нагрузке". Ця рання спроба пояснити реакції організму на фізичні навантаження була в багатьох випадках звужена різними протиріччями і незначною кількістю фактичного матеріалу. Незважаючи на виникнення в той час деяких основних положень біохімії фізичних навантажень, Ла Гранж відзначав, що багато подробиць цієї проблеми знаходяться в започаткуванні "... понятие "энергетический метаболизм" стало весьма сложньш в последнее время; мьі можем сказать, что оно в определенной степени и довольно трудно в двух словах дать ему четкую и ясную характеристику. Оно представляет собой раздел физиологии, которьш в настоящее время пересматривается, позтому в данньїй момент мьі не можем сформулировать свои выводы".

Першим опублікованим підручником з фізіології фізичних навантажень була праця Ф. Ла Гранжа "Фізіологія фізичного навантаження" (1889 р.)

В кінці 1800 р. з'явилось безліч теорій, які пояснюють джерело енергії, що забезпечує скорочення м'язів. Як відомо, під час фізичного навантаження м'язи виділяють багато тепла, тому, згідно з деякими теоріями, це тепло використовується безпосередньо, щоб примусити скорочуватись м'язові волокна. В наступному столітті Уолтер Флетчер і Фредерік Гоуленд Хопкінс встановили тісну взаємодію між м'язовим скороченням і утворенням лактату. Очевидно, що енергія для виконання м'язового скорочення утворюється внаслідок розпаду м'язового глікогену з утворенням молочної кислоти, хоч і деталі цієїреакції залишились невідомими.

В зв'язку з тим, що для м'язового скорочення потрібна достатня кількість енергії, м'язова тканина є ідеальною моделлю для розкриття таємниць клітинного метаболізму. В 1921 році Аргибальд (А.В.) Хілл отримав Нобелівську премію за дослідження енергетичного метаболізму. В той час біохімія знаходилась у колисці свого розвитку, але швидко завоювала визнання завдяки зусиллям таких вчених, лауреатів Нобелівської премії, як Альберт Сенф-Дьєрді, Отто Мейоргорф, Август Крог, Хане Креба, які активно вивчали проблему вироблення енергії живими клітинами. Більшість своїх досліджень Хілл провів на ізольованих м'язах жаби, але він був одним з перших, хто провів фізіологічні дослідження на людині. Ці дослідження стали можливими завдяки технічній допомозі Джона (Дж.С.) Холдена, який розробив метод і прилад для вимірювання споживання кисню під час фізичного навантаження. Цими та іншими вченими була закладена основа сучасного розуміння процесу утворення енергії, яка стала центром уваги детального вивчення в середині нашого століття, який в паш час досліджується в лабораторіях фізичних навантажень з використанням комп'ютерних систем для визначення кисню.