운동을 하면 신체는 여러 가지 대사 변화를 겪습니다. 평소보다 더 많은 에너지를 생산해서 근육에 공급하고, 근육의 주요 구성분인 단백질의 합성이 자극됩니다. 미량영양소인 비타민과 무기질은 탄수화물이나 지방, 단백질처럼 에너지원으로 사용되거나 근육 합성을 위한 주재료로 사용되지 못합니다. 그러나 미량영양소는 에너지 생산과 단백질 합성 등과 같은 대사에 반드시 필요하며, 부족할 경우 운동 수행력을 저하시키기도 합니다.

운동을 할 경우 미량영양소의 필요량이 평소보다 증가할 것으로 추측할 수 있지만, 이에 대해선 아직까지 논란이 많습니다. 다양한 식품을 기본으로 균형 잡힌 식사를 할 경우 증가된 영양소 필요량을 충분히 충족할 수 있습니다. 다만 체중감량을 위해 식사를 엄격하게 제한하는 사람들은 미량영양소 결핍이 나타날 수 있습니다. 체중감량 기간 동안에도 체지방 분해가 일어나야 하고 그에 따른 노폐물 대사도 원활해야 하는데 비타민과 미네랄이 부족하게 되면 우리 몸의 대사나 운동 수행능력을 방해할 수 있습니다. 만약 하루 1200칼로리 미만의 저열량식을 장기간 유지하고 있다면 비타민과 미네랄 결핍이 오기 쉬우므로 비타민&미네랄 보충제를 하루 권장량을 충족하는 수준으로 식사와 더불어 사용 할 수도 있겠습니다.

충분한 비타민 B군 섭취는 운동에 필요한 에너지 생산과 운동 후 근육 생성 및 회복에 매우 중요합니다. 철은 산소 운반 단백질(헤모글로빈과 미오글로빈), 그리고 에너지 생산과 관련된 효소에 꼭 필요합니다. 산소 운반 능력은 지구력 운동뿐만 아니라 면역 체계, 신경의 정상적인 기능에 필수적입니다. 비타민 B군의 일부인 비타민 B12, 엽산과 철의 심각한 결핍은 빈혈과 지구력 감소를 초래할 수 있습니다. 일부 연구들은 운동이 비타민 B군 필요량을 증가시킬 수도 있다고 보고하였지만, 식사를 통해 충분히 섭취할 수 있습니다.

칼슘과 비타민 D는 뼈 건강에 중요한 영양소로 잘 알려져 있지만 근육에도 중요합니다. 칼슘은 근육 수축을 조절하고 신경을 전달하는데 있어 중요한 역할을 하며, 비타민 D는 골격근 발달을 돕습니다. 칼슘과 비타민 D의 섭취가 부족할 경우 골밀도가 감소하며 피로골절 위험을 증가시킵니다. 주로 실내에서만 생활하거나 운동을 하는 사람은 햇빛을 통해 합성되는 양이 부족하기 때문에 비타민 D가 결핍될 수 있습니다. 따라서 식사를 통해 일부 비타민D를 섭취하고, 실외 운동이나 산책 등을 통해 체내에서 합성되는 비타민D의 양도 늘려야 하겠습니다. 

항산화 영양소는 산화 손상에서 세포막을 보호하는 중요한 역할을 합니다. 운동은 산소 섭취를 10~15배 증가시킬 수 있기 때문에 산화스트레스를 초래할 수도 있습니다. 그러나 습관적인 운동은 주로 앉아서 지내는 사람보다 더 발달된 항산화 체계를 가질 수 있도록 합니다. 운동이 항산화 영양소의 필요량을 증가시키는지 아닌지에 대해선 아직까지 논란으로 남아있습니다. 다만 식사를 통해 충분한 영양소를 섭취하고 있다면, 추가 영양소 섭취의 효과는 미미한 것으로 알려졌습니다.

최근 화두는 항산화 비타민 사용이 운동 수행력과 건강을 증진킨다는 것으로 항산화비타민(비타민 C, E, 베타카로틴)이 감소한 골격근 손상과 면역력 증가를 시켜 운동 수행력에 잠재적, 간접적, 이익 효과가 있다는 것입니다. 그러나 하루 필요량 이상의 많은 양을 복용하는 것과 운동의 수행능력 향상에 대한 과학적 근거는 아직 부족합니다. 무분별한 미량영양소 보충제의 복용은 간에 쌓여 독성을 일으킨다거나 신장결석, 위장 장애(속쓰림, 위염 등) 등을 유발하므로 주의가 필요합니다.