Zapotrzebowanie energetyczne osób uprawiających sport zależy przede wszystkim od rodzaju, intensywności i czasu trwania aktywności fizycznej, związanej z uprawianą dyscyplina sportu i okresem cyklu treningowego. Ogólne zapotrzebowanie dzieci i młodzieży uprawiającej sport jest o 50% większe niż osób dorosłych. Zwiększone zapotrzebowanie energetyczne jest jednym z najbardziej istotnych elementów metabolizmu u sportowców. Może się wahać w zależności od dyscypliny sportu w granicach 14 660 – 25 100 kJ (3500 – 6000 kcal) dziennie. Intensywny trening, czy zawody sportowe zwiększają wydatek energetyczny o ok. 2095 – 4200 kJ (500 – 1000 kcal/h). Dzienne zapotrzebowanie na energię może osiągnąć wartość nawet powyżej 29 330 kJ (7000 kcal).

Bezpośrednim źródłem energii dla pracujących mięśni jest fosfokreatyna, inicjująca wyzwalanie energii z ATP. Mechanizm rozpadu składników energetycznych (węglowodanów, tłuszczów i białek) do ATP jest różny i zależy od rodzaju wysiłku. Do odtworzenia ATP w pierwszej kolejności mobilizowane są węglowodany (glikogen), zmagazynowane w wątrobie i mięśniach. Przemiany glikogenu mogą odbywać się w warunkach beztlenowych (wysiłek anaerobowy, krótki, o maksymalnej intensywności) i tlenowych (wysiłek aerobowy o wydajności energii ok. 30-krotnie większej). Zdolność do podjęcia wysiłku fizycznego i czas pracy mięśniowej zależą m.in. od wyjściowej zawartości glikogenu w komórkach mięśniowych i jest uwarunkowane głównie szybkością uwalniania glukozy w glikogenu.

Z przemianami energetycznymi organizmu wiąże się pojęcie występowania zmęczenia, tj. niezdolności do podtrzymywania wysiłku o określonej intensywności. Występowanie zmęczenia wynika z zaburzeń równowagi między szybkością rozpadu i odbudową ATP w mięśniach, a przyczyną tego jest niewystarczający poziom glikogenu. Na szybkość resyntezy glikogenu przede wszystkim wpływa ilość węglowodanów, które są głównym źródłem energii w diecie sportowców. Wykazano, że początek zmęczenia występuje szybciej przy dużej zawartości tłuszczu w diecie.

Żywienie bogate w węglowodany zwiększa zapasy glikogenu w mięśniach, umożliwiając wykonywanie długotrwałej pracy fizycznej. Energia z węglowodanów uwalniana jest ponad trzykrotnie szybciej niż z tłuszczów. Węglowodany są więc najważniejszym źródłem energii dla sportowców. Zapasy glikogenu są niewielkie, co ogranicza czas najwyższej wydolności zawodnika. Przy niedoborze węglowodanów w pożywieniu, po wyczerpaniu zapasów glikogenu tkankowego, dochodzi do syntezy glukozy z białek oraz częściowo z tłuszczów. Zwiększone zapotrzebowanie na węglowodany występuje u sportowców dyscyplin wytrzymałościowych, których wydatek energetyczny jest znaczny i długotrwały. Natomiast przy wysiłku umiarkowanym, trwającym dłużej, zwiększa się wykorzystanie tłuszczów jako źródła energii. Podstawowym źródłem węglowodanów w diecie sportowca powinny być naturalne produkty np.: ziemniaki, produkty zbożowe, owoce. W zależności od zapotrzebowania mogą być również stosowane specjalne preparaty odżywcze, zawierające w odpowiednich proporcjach cukry proste i złożone.

Błonnik pokarmowy w postaci odpowiednich preparatów jest zalecany w żywieniu sportowców uprawiających zwłaszcza takie dyscypliny, w których konieczna jest odpowiednia masa ciała (np. boks).

Tłuszcze również są ważnym składnikiem diety, ponieważ dostarczają energii, głównie podczas wysiłku fizycznego. Są niezbędne w przemianach energetycznych tych sportowców, którzy uprawiają dyscypliny siłowe oraz wytrzymałościowe. Zgodnie z zasadami racjonalnego żywienia zalecane jest spożywanie tłuszczów roślinnych oraz pochodzących z ryb. Tłuszcze te, oprócz dostarczania energii, są nośnikami witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (A, D, E, K) oraz NNKT. Mają one istotne znaczenie dla prawidłowego wzrostu organizmu, przewodzenia nerwowego i wyglądu skóry, korzystnie wpływają na układ krążenia i pracę serca. Tłuszcz jest tzw. „wolnym” źródłem energii, dlatego jego znaczenie w odżywkach dla sportowców jest mniejsze, a zawartość nie przekracza 5%. Ostatnio zyskały na znaczeniu triacyloglicerole średniołańcuchowe (MCT), otrzymywane w wyniku enzymatycznej interestryfikacji. Są one szybko wchłaniane i szybko zużywane, bezpośrednio w celach energetycznych. Ponadto przeciwdziałają syntezie cholesterolu i zmniejszają zapotrzebowanie organizmu na NNKT.

Wielkość spożycia białka nie we wszystkich dyscyplinach sportowych jest właściwie określona. Zdolności wysiłkowe limituje nie tylko poziom glikogenu i sprawność jego syntezy, ale jeszcze wiele czynników metabolicznych. Dzięki odpowiedniej diecie zawierającej białka pokarmowe można znacznie poprawić efekty treningowe w wielu dyscyplinach sportowych. Przeprowadzone badania wykazały, że wzbogacanie posiłków odżywkami węglowodanowo - białkowymi jest bardziej efektywne niż podawanie samych węglowodanów. Aby zapewnić odpowiednie spożycie białka często podaje się odżywki wysokobiałkowe o optymalnym składzie aminokwasowym. Duże spożycie białka, nawet 2-3 g/kg masy ciała, jest często zalecane przy uprawianiu dyscyplin siłowych oraz wytrzymałościowych. Odnosi się to szczególnie do początkowej fazy treningu, kiedy w krótkim czasie dochodzi do istotnego powiększania masy mięśniowej. Długotrwały wysiłek fizyczny zwiększa zużycie białek tkankowych i regulacyjnych (enzymy, hormony), co prowadzi do strat związków azotowych wydalanych z moczem i potem. Przy znacznym obciążeniu wysiłkiem fizycznym niedostateczna podaż białka może prowadzić do ujemnego bilansu azotowego, przyspieszającego m.in. objawy zmęczenia. Szybką resyntezę białka ułatwiają specjalne preparaty odżywcze, zawierające składniki białkowe w formie łatwo przyswajalnych hydrolizatów. W odżywkach dla sportowców źródłem białka są zwykle produkty mleczne i sojowe, białko jaja oraz białka kolagenowe.

Składniki mineralne są niezbędne do prawidłowej pracy mięśni, wytwarzania krwinek czerwonych (żelazo, molibden, miedź). Odpowiednie stężenie np. sodu, wapnia, potasu i magnezu w przestrzeniach międzykomórkowych oraz w komórkach warunkuje przepuszczalność błon i prawidłowe funkcjonowanie komórek, także mięśniowych. Składniki mineralne odgrywają bardzo ważną rolę w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej krwi i tkanek. Dodatkowym czynnikiem zwiększającym zapotrzebowanie na składniki mineralne są ich straty z wydzielanym potem w czasie wysiłku fizycznego. Ich poziom może być uzupełniony w formie odpowiednich napojów lub odżywek.

Składniki mineralne i witaminy pełnią funkcję tzw. czynników ergogenicznych, wzmagających zdolność do wysiłku lub/i wytrzymałość.

Obok głównych składników odżywczych, do odżywek dla sportowców wprowadza się różne substancje wspomagające tzw. biostymulatory, optymalizujące natężenie procesów metabolicznych i wydolność psychofizyczną. Do substancji tych należą: kreatyna, L-karnityna, aminokwasy rozgałęzione (jak: L-leucyna, L-walina, L-izoleucyna), lecytyna, kofeina i wiele innych. Substancje te stosuje się do produkcji żywności dla sportowców ze względu na ich specyficzne funkcje fizjologiczne.

Żaden światowej klasy sportowiec nie ignoruje właściwego odżywiania, ponieważ wpływa ono na zwiększenie siły, wytrzymałości, prędkości i może decydować o zwycięstwie lub przegranej.

Zwiększenie sprawności fizycznej zależy od dostarczenia właściwego „paliwa”. Podczas trwających dłużej ćwiczeń aerobowych (tlenowych), takich jak: jogging, tenis, pływanie czy marsz, węglowodany dostarczają dwa razy więcej energii niż tłuszcze. W czasie krótkich, ale trudniejszych ćwiczeń anaerobowych (beztlenowych), np. sprintu – organizm może wykorzystać tylko węglowodany, które dają pięć razy więcej energii niż tłuszcze. Tak, więc to węglowodany a nie tłuszcze są głównym paliwem. Mogą też być przechowywane w postaci glikogenu, a tłuszcze nie. Glikogen jest krótkoterminowym magazynem energii, znajdującym się w mięśniach i w wątrobie, którego zasoby mogą być wykorzystane podczas przedłużonego wysiłku fizycznego. Sportowcy uprawiający sporty wytrzymałościowe, aby, zwiększyć zasoby glikogenu, na kilka godzin przed zawodami jedzą makaron lub ryż.

Powszechny pogląd, że białko zwiększa sprawność i wydolność fizyczną, nie jest prawdziwy. Nawet kulturyści, którzy dążą do osiągnięcia jak największej masy mięśni, potrzebują niewiele ponad przeciętną normę, czyli 15% energii pochodzącej z białka. Aby zyskać 4 kg przyrostu masy mięśni w ciągu roku, potrzeba mniej niż 1 kg białka, ponieważ mięśnie składają się w 22% z tego związku. Dzieląc tę ilość przez 365 dni, łatwo policzyć, że dzienne zapotrzebowanie organizmu człowieka niż białko wynosi 2,4 g – mniej niż mieści łyżeczka od herbaty; taką ilość białka zawiera kilka migdałów lub łyżeczka tuńczyka. Trudności w uzyskaniu pożądanego przyrostu masy mięśniowej rzadko wynikają z niedoboru białka, są raczej skutkiem braku odpowiednich „budujących mięśnie” witamin i pierwiastków, np. cynku i witaminy B₆, które wspomagają trawienie i wykorzystanie białka z pokarmu.

Podczas gdy tłuszcz nie jest najlepszym paliwem dla ciała, niezbędne kwasy tłuszczowe przynoszą sportowcom wiele korzyści. Pomagają w transporcie tlenu i zapewniają odpowiednią formę przenoszącym tlen krwinkom czerwonym. Są niezbędna do funkcjonowania układu odpornościowego, często upośledzonego u ludzi podejmujący duży wysiłek fizyczny. Stanowią dodatkowe źródło energii i przyspieszają metabolizm, dlatego też orzechy, ziarna i pochodzące od nich oleje są ważnym składnikiem diety osób uprawiających intensywnie sport.

Ryby i przetwory rybne są źródłem dobrze przyswajalnego białka o wysokiej wartości odżywczej. Zawartość białka w rybach jest na podobnym poziomie jak w mięsie (16 – 20%), natomiast nieco niższa jest w niektórych skorupiakach i mięczakach. Ze względu na udział tłuszczu ryby można podzielić na ryby chude (flądra, dorsz, większość ryb słodkowodnych, skorupiaki i mięczaki), w których zawartość tłuszczu nie przekracza 5% oraz ryby tłuste (węgorz, łosoś, śledź, makrela, tuńczyk) o zawartości tłuszczu od 9 do 20%. W tłuszczu ryb morskich obecne są duże ilości wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (do 20%), przy czym są to kwasy z rodziny n-3 o działaniu hipolipemicznym (przeciw miażdżycowym).

Dlatego chociaż cholesterol występuje w rybach na podobnym poziomie jak w mięsie, ryby są zalecane w profilaktyce niedokrwiennej choroby serca. Ryby w porównaniu z mięsem charakteryzują się większą zawartością fosforu, potasu i magnezu, a w przypadku ryb drobnoościstych (śledź) i marynat również większym udziałem wapnia. Ryby morskie i owoce morza są podstawowym naturalnym źródłem jodu w pożywieniu. Mięczaki i skorupiaki należą do produktów szczególnie obfitujących w mikroelementy. Wszystkie ryby i skorupiaki są źródłem witamin z grupy B, a niektóre np. śledź, sardynki, łosoś czy makrela dostarczają dużych ilości witamin A i D.

W dziennej racji pokarmowej sportowców zawartość białka zwierzęcego i roślinnego powinna wynosić 12 – 15%,  przy czym przynajmniej połowa powinna pochodzić z białka zwierzęcego, czyli: mleko i jego przetwory, mięso, ryby i jaja. Wszystkie te produkty zawierają pełnowartościowe białko zwierzęce. Z produktów roślinnych najbardziej wartościowe białko znajduje się w nasionach roślin strączkowych, np. w soi, grochu, fasoli. Ich skład aminokwasowy jest zbliżony do składu aminokwasowego białka zwierzęcego, jednak wartość biologiczna białka roślinnego jest niższa. Ponadto białka te różnią się zawartością witaminy B₁₂ oraz innych witamin, a także przyswajalnością makro- i mikroelementów, szczególnie żelaza hemowego znajdującego się w mięsie i rybach oraz ich przetworach.

Tłuszcze powinny stanowić nie więcej niż 30% całkowitej ilości energii pożywienia (nieprzekraczalne minimum 15 – 20%, a maksimum 35%), przy czym przynajmniej ⅓ powinna pochodzić z tłuszczów roślinnych (olej słonecznikowy, sojowy, rzepakowy).

Zawartość węglowodanównie powinna być mniejsza niż 55% całkowitej ilości energii.

Procentowy rozkład energii w wybranych dyscyplinach sportowych

Dyscyplina	Procent kalorii pochodzących z:
	Białka	Tłuszczy	Węglowodanów
	%	%	%
Biathlon	12	26	62
Boks	14	30	56
Gimnastyka	15	32	53
Jeździectwo	14	31	55
Kajakarstwo	13	27	60
Kolarstwo szosowe	13	25	62
Kolarstwo torowe	13	27	60
Łyżwiarstwo szybkie	13	27	60
Maraton	12	25	63
Pływanie	14	31	55
Rzut oszczepem	15	30	55

Osoby uprawiające sport powinny spożywać 4 lub 5 posiłków w ciągu dnia. Rozłożenie ogólnej wartości energetycznej dziennego pożywienia w układzie:

4-posiłkowym	5-posiłkowym
I śniadanie - 25%	I śniadanie - 25%
II śniadanie - 10%	II śniadanie - 10%
Obiad - 40%	Obiad - 30%
Kolacja - 25%	Podwieczorek - 15%
	Kolacja - 20%

Jadanie drugich śniadań jest szczególnie zalecane, gdy przerwa między śniadaniem a obiadem wynosi ponad 6 godzin, ponieważ zbyt długie przerwy między posiłkami powodują spadek koncentracji, ociężałość, zmęczenie oraz osłabienie. Stany te związane są za zmniejszaniem się zawartości glukozy we krwi, są szczególnie nasilone u osób intensywnie uprawiających sport. Ostatni posiłek (kolacja), nie powinien być jedzony później niż na 2 godziny przed snem, aby procesy trawienia nie zakłócały nocnego odpoczynku.