運動機能學是對人體或非人體運動的科學研究。運動機能學解決生理、生物力學和心理動力學原理和運動機制。運動機能學對人類健康的應用（即人體運動機能學）包括生物力學和骨科、力量和體能、運動心理學、電機控制;技能習得和運動學習；康復方法，例如物理和職業治療；以及運動和運動生理學。人類和動物運動的研究包括來自運動跟蹤系統、電生理學的測量肌肉和大腦活動、監測生理功能的各種方法以及其他行為和認知研究技術。

運動機能學是通過應用細胞生物學、分子生物學、生物化學、生理學、運動生理學、解剖學、生物力學、營養學和神經科學等科學對人類和非人類動物的身體運動、表現和功能進行的研究.運動機能學在人類健康中的應用包括體育教師、康復、健康與安全、健康促進、工作場所、體育和鍛煉行業。運動機能學學士學位可以為生物醫學研究以及醫學、牙科、物理治療、職業治療和脊椎按摩師等專業課程的研究生學習提供強有力的準備。

盡管“運動學家”一詞在美國和大多數國家/地區（加拿大除外）都不是獲得許可的或專業名稱，但在該領域接受過培訓的個人可以教授體育、擔任私人教練和運動教練、提供咨詢服務，進行研究并制定與康復、人體運動表現、人體工程學以及職業健康與安全相關的政策。在北美，kinesiologists可以學習賺取理學學士，碩士或哲學博士學位程度運動學或運動機能學學士學位，而在澳大利亞或新西蘭，他們通常被授予應用科學（人類運動）學位（或更高）。北美運動機能學項目的許多博士級教師都接受了相關學科的博士培訓，如神經科學、機械工程、心理學和生理學。

對定期有氧和無氧運動的長期適應總結。有氧運動可導致多種中樞心血管適應，包括每搏輸出量(SV)和xxx有氧能力(VO2max)的增加以及靜息心率(RHR)的降低。的長期適應性阻力訓練，無氧運動的最常見的形式，包括肌肉肥大，的增加生理橫截面積肌肉（PCSA）（s),并增加神經驅動，兩者都導致肌肉力量增加。在肥大反應之前，神經適應開始得更快，并趨于平穩。

通過運動適應是運動機能學的一個關鍵原則，它與改善運動員的健康以及臨床人群的健康和健康有關。由于大腦的神經可塑性和肌肉骨骼系統的適應性，運動對于許多運動障礙和肌肉骨骼疾病來說是一種簡單而成熟的干預措施。治療性運動已被證明可以改善正常和病理人群的神經運動控制和運動能力。

有許多不同類型的運動干預措施可以應用于運動機能學、正常人群和臨床人群。有氧運動干預有助于提高心血管耐力。無氧力量訓練計劃可以增加肌肉力量、力量、和瘦體重。減少跌倒的風險，增加神經肌肉控制可以歸因于平衡干預方案。靈活性計劃可以增加功能性運動范圍并降低受傷風險。

總的來說，鍛煉計劃可以減少抑郁癥狀以及心血管疾病和代謝疾病的風險。此外，它們還有助于改善生活質量、睡眠習慣、免疫系統功能、和身體成分。

對體育鍛煉的生理反應及其治療應用的研究被稱為運動生理學，這是運動機能學的一個重要研究領域。

神經可塑性也是運動機能學中用來描述大腦運動和變化之間關系的關鍵科學原理。人類大腦根據這一原理適應并獲得新的運動技能。大腦可以接觸到新的刺激和體驗，因此可以從中學習并創建新的神經通路，從而導致大腦適應。這些新的適應和技能包括適應性和適應不良的大腦變化。

最近的經驗證據表明，體育活動對大腦功能有顯著影響；例如，更多的體力活動與老年人的認知功能增強有關。身體活動的影響可以分布在整個大腦中，例如運動訓練后更高的灰質密度和白質完整性，和/或對特定大腦區域的影響，例如前額葉的更大激活皮質和海馬體。神經可塑性也是獲得技能的潛在機制。例如，經過長期訓練，與非音樂家相比，鋼琴家的感覺運動皮層灰質密度和內囊白質完整性更高。

適應不良可塑性被定義為對行為產生負面影響或有害后果的神經可塑性。由于中樞神經系統異常重塑，無論有無腦損傷的個體都可能發生運動異常。習得性不使用是腦損傷患者中常見的一個例子，例如中風。中風患者在使用麻痹手失敗后學會了抑制麻痹肢體的運動；這可能會導致梗死運動皮層相鄰區域的神經元激活減少。

有許多類型的療法旨在克服臨床和研究中的適應不良可塑性，例如約束誘導運動療法(CIMT)、體重支持跑步機訓練(BWSTT)和虛擬現實療法。這些干預措施被證明可以增強癱瘓肢體的運動功能并刺激腦損傷患者的皮質重組。