Ćwiczenia mają wiele znanych korzyści, od poprawy siły i elastyczności po poprawę sprawności układu krążenia. Jednym z ważnych elementów sprawności układu krążenia, który poprawia się poprzez uczestnictwo w programie regularnych ćwiczeń, jest zdrowie układu oddechowego. Układ oddechowy człowieka i ćwiczenia są połączone w ten sposób, że ćwiczenia wzmacniają zdolność organizmu do efektywnego wykorzystywania tlenu, gazu, który przedostaje się do krwiobiegu poprzez wymianę z dwutlenkiem węgla w płucach.
Składający się z dróg oddechowych — dróg oddechowych, jamy nosowej i jamy ustnej, gardła lub gardła oraz tchawicy lub tchawicy — oraz płuc, układ oddechowy jest odpowiedzialny za usuwanie tlenu z wdychanego powietrza, jednocześnie wydalając dwutlenek węgla z organizmu poprzez wydychany powietrze. Tlen jest niezbędny do wielu ważnych procesów zachodzących w organizmie, zwłaszcza metabolizmu komórkowego, podczas gdy dwutlenek węgla jest produktem ubocznym tych procesów. Układ oddechowy współpracuje z układem sercowo-naczyniowym, dostarczając tlen przez krew do tkanek organizmu i zawracając dwutlenek węgla z tkanek do płuc w celu usunięcia z organizmu.
W jaki sposób układ oddechowy i ćwiczenia są połączone nie można wyjaśnić bez wyjaśnienia funkcji układu sercowo-naczyniowego. Serce pompuje, aby krążyć krwi, która otrzymała tlen w płucach w całym ciele, jednocześnie krążąc odtlenioną krew lub krew, która zdeponowała tlen i wróciła z dwutlenkiem węgla z powrotem do płuc. Po powrocie do płuc krew pochłania pewien procent tlenu dostępnego w danej objętości wdychanego powietrza. Ta ekstrakcja tlenu zachodzi w pęcherzykach płucnych, maleńkich pęcherzykach płucnych, które są przesiąknięte naczyniami włosowatymi; naczynia włosowate zasilają większe naczynia krwionośne, które na krótko przenoszą natlenioną krew z powrotem do serca, które następnie pompuje ją do organizmu.
Ćwiczenia poprawiają nie tylko ilość tlenu, który można wyekstrahować z powietrza w płucach, ale także ilość tlenu, którą układ sercowo-naczyniowy może dostarczyć do tkanek organizmu oraz ilość zużywaną przez te tkanki. Trening sercowo-naczyniowy pozwala na przyjęcie większej ilości tlenu w danej objętości krwi, co oznacza, że serce może zaspokoić zapotrzebowanie organizmu na tlen przy mniejszym wydatku krwi wypompowywanej z serca, wyrażonym jako niższe tętno w uderzenia na minutę. Przyczynia się również do zwiększenia liczby czerwonych krwinek, które zawierają białko zwane hemoglobiną, do którego przyłącza się tlen, który jest transportowany przez całe ciało. Więcej czerwonych krwinek oznacza więcej tlenu, który może być dostarczony do tkanek w danej objętości krwi.
Kolejnym ogniwem łączącym układ oddechowy z ćwiczeniami jest wpływ dwutlenku węgla na naczynia krwionośne. Podczas ćwiczeń zwiększa się metabolizm komórkowy, co oznacza po prostu, że zwiększona ilość tlenu musi zostać zużyta, aby zaspokoić potrzeby energetyczne organizmu, a zatem większa ilość dwutlenku węgla jest wydalana w porównaniu z poziomem spoczynkowym. Ta zwiększona obecność dwutlenku węgla w naczyniach krwionośnych powoduje ich rozszerzenie lub zwiększenie średnicy. W wyniku tego rozszerzenia naczyń do tkanek, które tego wymagają, może dostać się większa ilość krwi, a tym samym tlenu. Oznacza to, że osoby sprawne odczują jeszcze jedną korzyść z tego pozytywnego związku między układem oddechowym a ćwiczeniami: nie tylko niższe tętno spoczynkowe, ale także wolniejsze tempo oddychania, ponieważ ich organizm staje się coraz bardziej wydajny w przyjmowaniu i zużywaniu tlenu.