L'ossigeno è un gas fondamentale per la vita, alla temperatura e pressione ambiente si trova nella forma molecolare composta da 2 atomi di ossigeno: O2. Grazie alla sua elettronegatività è fondamentale per l'uomo come ossidante dei substrati energetici.
L'ossigeno è infatti l'accettore finale di elettroni nella catena respiratoria cellulare, mediante la quale viene estratta energia per la risintesi di ATP. In condizioni di assenza di ossigeno la stessa vita dell'individuo non sarebbe possibile.
Da un punto di vista delle prestazioni atletiche, un migliore trasporto dell'ossigeno, ed una migliore capacità nel suo impiego (VO2max) sono sinonimi di un individuo capace di prestazioni più elevate e per periodi più lunghi.
L'ossigeno è a tal punto determinante rispetto al risultato di una competizione sportiva che, anche alcuni metodi illeciti (doping) utilizzati nello sport, sono finalizzati proprio a migliorarne il trasporto (uso di eritropoietina, autoemotrasfusioni, ecc.). L'ossigeno è trasportato in circolo nell'organismo per mezzo degli eritrociti, legato ad una proteina globulare in essi contenuta: l'emoglobina.
I processi di ossidazione dei substrati energetici avvengono all'interno dei mitocondri e garantiscono il protrarsi delle attività motorie per periodi di tempo relativamente lunghi.
L'attività sportiva in situazioni di carenza di ossigeno, o con richieste energetiche maggiori a quelle ottenibili mediante il sistema aerobico, pongono l'organismo in una condizione di acidosi che non consente il protrarsi dell'attività sportiva.