人的運動能力和競技表現(xiàn)主要取決于心血管、呼吸系統(tǒng)和骨骼肌系統(tǒng)的功能，心肺耐力水平是維持健康和體質(zhì)的基礎。在此基礎上提高靈敏素質(zhì)、柔韌素質(zhì)、平衡素質(zhì)、力量素質(zhì)、速度素質(zhì)和耐力素質(zhì)，使身體素質(zhì)得到全面提高。
運動負荷是以身體練習為基本手段對有機體施加的訓練刺激。機體對這種刺激所做出的反應表現(xiàn)在生理和心理兩個方面，通常所說的運動負荷是生理負荷，即機體在生理方面所承受的訓練刺激。運動負荷越大，刺激強度則越大，所引起的機體反應也相應越大，各項生理指標的變化也越明顯。當運動負荷刺激施教于人體時，人體各器官系統(tǒng)將發(fā)生一系列反應。這種反應特征主要表現(xiàn)為耐受、疲勞、恢復、超量恢復和消退等機能變化。
應激性和適應性是生物體具有的基本特征。長期系統(tǒng)的運動訓練使機體各器官系統(tǒng)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理機能以及生物化學等方面將發(fā)生一系列的適應性改變。運動訓練的就是通過反復的身體練習給予機體各器官系統(tǒng)一系列的生理負荷刺激，使人體在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生物生化等方面發(fā)生一系列積極的適應性變化，從而提高運動能力，這一良好的適應性變化就稱為訓練效果。
運動健身就是利用人體對運動負荷的反應（適應性和應激性）以獲得提高體能的效果。用來進行運動健身的健身器材需要具備相應功能，以下進行相關介紹
1、促進心肺功能及人體體能的提高
人體在運動時參與的器官非常多，受到神經(jīng)系統(tǒng)的控制，和運動相關的系統(tǒng)被調(diào)動，而同時與運動不相關的系統(tǒng)功能受到抑制；從另一方面講，被調(diào)動的系統(tǒng)功能得到鍛煉提高，而其他的系統(tǒng)則被動的受到調(diào)節(jié)。例如，肌肉參與運動，肌肉的能量代謝和物質(zhì)代謝等都得到鍛煉，而人體一些消化器官則處于被抑制狀態(tài)，消化功能在運動時處于“休眠”。
根據(jù)人體運動時的機體生物化學變化，能量物質(zhì)在不同強度的運動中有不同的代謝方式，參與代謝的氧氣在此過程中扮演重要的角色。由于受到呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)功能的限制，機體供氧能力存在極限，當心肺功能達到最高水平時的吸氧量稱為最大攝氧量（VO2 Max）。根據(jù)不同運動強度中體內(nèi)對氧氣的需求量和供應量的關系，可以將對應的運動強度進行區(qū)分，有氧運動是需氧量等于吸氧量時對應的運動強度；無氧運動是指需氧量大于最大攝氧量時對應的運動強度。由于機體的生化反應不能即時掌握，因此在運動強度的掌握上目前采用與攝氧量有相關性的心率范圍來進行區(qū)分，通用所說的有氧運動主要指對提高有氧運動能力有效的運動強度，對應的心率范圍為最大心率的65-80%。根據(jù)健身器材的分類，有氧運動器材是針對性提高人體有氧運動能力（心肺功能）方面的健身工具。首先在有氧運動器材的運動方式方面，跑步（極速短跑不屬于有氧運動強度）、自行車運動、登臺階、劃船等運動項目對于人體有氧運動能力的要求是主要方面。其次，有氧運動器材在速度、負荷等功能設計上主要對應合理的運動強度，這也是衡量產(chǎn)品基本功能的首要標準。
2、提高肌肉力量和增加肌肉體積
肌力和肌肉耐力是“健康體適能”的重要組成部分，研究表明從事規(guī)律的負重練習對增強體質(zhì)具有十分重要的意義，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：將有助于提高或維持骨密度，避免骨質(zhì)疏松的發(fā)生；改善神經(jīng)對肌肉的控制能力，促進肌肉發(fā)達，維持肌肉質(zhì)量；優(yōu)化身體成分，促進瘦體重增加；強化軟組織（如肌腱）的強度，對于老年人群來說，還可以緩減腰背疼痛和行動遲緩等；改善自我意識，強化自我信心，并增強完成日常工作的能力。所以20 世紀 90 年代以后，ACSM（American Collegeof Sports Medicine，美國運動醫(yī)學會）倡導均衡發(fā)展“健康體適能”，建議除了提高心肺耐力以外，還要重視肌肉力量的提高。力量訓練器材就是在這一人類自身的需求下從杠鈴啞鈴向更加豐富、更加科學的方向發(fā)展的。與有氧運動器材共同成為提高體能的兩大工具。
3、運動項目的動作結(jié)構(gòu)模擬和優(yōu)化
當古代人類研究出健身器材的初始產(chǎn)品的時候，認識到加強一種運動方式的鍛煉能提高對應的運動能力是他們的依據(jù)，這就是運動訓練的適應性。人體系統(tǒng)在受到不斷重復的壓力或刺激（如力量訓練）時，人體系統(tǒng)（肌肉）會做出適應性的改變，這種改變包括在結(jié)構(gòu)（肌纖維增粗）和功能（肌肉協(xié)調(diào)情況）兩方面。這種改變可以使原來的負荷或刺激對機體影響越來越小，而且使機體越來越能承受較大的刺激。并且，適應性改變對所受刺激的針對性非常強。合適的訓練強度、循序漸進的超負荷訓練是力量訓練的關鍵因素。
健身器材.家用健身器材發(fā)展到現(xiàn)在，從產(chǎn)品設計生產(chǎn)到用戶使用都離不開這個基礎。現(xiàn)代運動科學在此理論的指導下，不斷將更多的運動形式實現(xiàn)了專業(yè)訓練化，豐富了鍛煉的內(nèi)容，將身體鍛煉的方式極大地進行了細化。針對提高體能的有氧訓練器材從最初的跑步機，又增加了更多的成員，包括健身車、臺階機、劃水機、橢圓機等，無氧運動器材從最初的啞鈴、杠鈴發(fā)展到現(xiàn)在針對局部肌肉進行訓練的器材一應俱全，甚至同一身體部位（肌肉）對應有多種訓練方式和器材。
健身器材的功能要求總的說來可以歸結(jié)為促進心肺功能及人體體能的提高或者提高肌肉力量和增加肌肉體積，而更多的器材功能和未來的器材劃分在動作結(jié)構(gòu)的模擬和優(yōu)化方面更顯突出。