Zapotrzebowanie energetyczne osób uprawiających sport zależy przede wszystkim od rodzaju, intensywności i czasu trwania aktywności fizycznej, związanej z uprawianą dyscyplina sportu i okresem cyklu treningowego. Ogólne zapotrzebowanie dzieci i młodzieży uprawiającej sport jest o 50% większe niż osób dorosłych. Zwiększone zapotrzebowanie energetyczne jest jednym z najbardziej istotnych elementów metabolizmu u sportowców. Może się wahać w zależności od dyscypliny sportu w granicach 14 660 - 25 100 kJ (3500 - 6000 kcal) dziennie. Intensywny trening, czy zawody sportowe zwiększają wydatek energetyczny o ok. 2095 - 4200 kJ (500 - 1000 kcal/h). Dzienne zapotrzebowanie na energię może osiągnąć wartość nawet powyżej 29 330 kJ (7000 kcal).

Bezpośrednim źródłem energii dla pracujących mięśni jest fosfokreatyna, inicjująca wyzwalanie energii z ATP. Mechanizm rozpadu składników energetycznych (węglowodanów, tłuszczów i białek) do ATP jest różny i zależy od rodzaju wysiłku. Do odtworzenia ATP w pierwszej kolejności mobilizowane są węglowodany (glikogen), zmagazynowane w wątrobie i mięśniach. Przemiany glikogenu mogą odbywać się w warunkach beztlenowych (wysiłek anaerobowy, krótki, o maksymalnej intensywności) i tlenowych (wysiłek aerobowy o wydajności energii ok. 30-krotnie większej). Zdolność do podjęcia wysiłku fizycznego i czas pracy mięśniowej zależą m.in. od wyjściowej zawartości glikogenu w komórkach mięśniowych i jest uwarunkowane głównie szybkością uwalniania glukozy w glikogenu.

Z przemianami energetycznymi organizmu wiąże się pojęcie występowania zmęczenia, tj. niezdolności do podtrzymywania wysiłku o określonej intensywności. Występowanie zmęczenia wynika z zaburzeń równowagi między szybkością rozpadu i odbudową ATP w mięśniach, a przyczyną tego jest niewystarczający poziom glikogenu. Na szybkość resyntezy glikogenu przede wszystkim wpływa ilość węglowodanów, które są głównym źródłem energii w diecie sportowców. Wykazano, że początek zmęczenia występuje szybciej przy dużej zawartości tłuszczu w diecie.