การออกกำลังกายที่กระทำโดยสม่ำเสมอ และมีความหนักที่พอเหมาะ ให้ผลในการเปลี่ยนแปลงต่ออวัยวะเกือบทุกระบบ ของร่างกายไปในทางที่ดีขึ้น ที่เห็นได้ชัดคือ
ระบบการเคลื่อนไหวประกอบด้วย กระดูก ข้อต่อ และกล้ามเนื้อ การออกกำลังทำให้มีการเปลี่ยนแปลงคือ
กระดูก : จะมีความหนาและแข็งขึ้น เฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่กล้ามเนื้อเกาะ
ข้อต่อ : เอ็นของข้อต่อมีความเหนียวและหนาขึ้น ทำให้ข้อต่อมีความแข็งแรงสามารถเคลื่อนไหวไปได้เต็มวง การเคลื่อนไหว อย่างมีประสิทธิภาพ ในข้อที่มีการสร้างน้ำหล่อเลี้ยงข้อ เยื่อบุข้อจะสร้างน้ำหล่อเลี้ยงในปริมาณพอเหมาะที่ทำให้การเคลื่อนไหว เป็นไปโดยคล่องตัว และไม่ทำให้บริเวณหัวกระดูกเกิดการเสียดสีกันจนเกิดอันตราย
กล้ามเนื้อ : เอ็นของกล้ามเนื้อมีความแข็งแรงขึ้นและยืดหยุ่นได้มาก ทำให้สามารถลดแรงที่มากระทำต่อกล้ามเนื้อโดยทันทีทันใดได้ เป็นจำนวนมาก เป็นการลดอันตรายที่จะเกิดแก่กล้ามเนื้อ และเอ็นกล้ามเนื้อในตัวกล้ามเนื้อเอง ถ้าเป็นการออกกำลังชนิดต่อต้าน กับน้ำหนักมาก (การฝึกกำลังกล้ามเนื้อ) กล้ามเนื้อจะมีขนาดใหญ่ขึ้น มีแรงในการหดตัวมากขึ้น แต่ถ้าเป็นการออกกำลังชนิดแรงต้านทาน ไม่มาก แต่มีการทำซ้ำเป็นเวลานาน (การฝึกความอดทน) ขนาดของกล้ามเนื้ออาจไม่เปลี่ยนแปลง แต่จะมีการกระจายของหลอดเลือดฝอย ในกล้ามเนื้อมากขึ้น ทำให้กล้ามเนื้อสามารถรับออกซิเจนและสารอาหารที่มาเลี้ยงกล้ามเนื้อได้ดีขึ้น ขณะเดียวกันจะมีการสะสมสารอาหาร ต้นตอพลังงาน โดยเฉพาะพวกแป้งและสารเร่งปฏิกิริยาในการเผาผลาญสารอาหารจำพวกแป้งและไขมันให้เกิดพลังงานมากขึ้น กล้ามเนื้อ จึงสามารถทำงานได้ติดต่อกันเป็นเวลานานขึ้น
การออกกำลังมีผลทำให้ความตึงตัวของกล้ามเนื้ออยู่ในสภาวะพอเหมาะทำให้ข้อและกระดูกต่างๆ วางตัวอยู่ในท่าที่เหมาะสม เป็นการป้องกันความผิดปกติของทรวดทรงได้ด้วย
การออกกำลังทำให้ระบบการหายใจดีขึ้นโดย
กล้ามเนื้อในการหายใจ คือ
กล้ามเนื้อระหว่างช่องซี่โครง
และกล้ามเนื้อกระบังลม
แข็งแรงขึ้น
ปอดมีขนาดใหญ่ขึ้น
มีเลือดหล่อเลี้ยงมากขึ้น
และมีความสามารถในการแลกเปลี่ยนแก๊สดีขึ้น
ในขณะพัก
อัตราการหายใจจะลดต่ำลง
เป็นการประหยัดพลังงานที่ใช้ในการหายใจ
ปริมาตรอากาศที่สามารถหายใจเข้าออกได้สูงสุดเพิ่มขึ้น
ระบบนี้ประกอบด้วย หัวใจ หลอดเลือด และเลือด การออกกำลังทำให้มีการเปลี่ยนแปลงคือ
หัวใจ : ในการออกกำลังประเภทที่ใช้ความอดทนเป็นเวลานาน หัวใจจะมีปริมาตรมากขึ้น กล้ามเนื้อมีความแข็งแรงขึ้น สามารถสูบฉีดเลือดออกจากหัวใจได้ครั้งละมากขึ้น มีการกระจายของหลอดเลือดฝอยมากขึ้นในกล้ามเนื้อหัวใจ ทำให้กล้ามเนื้อหัวใจได้รับเลือดหล่อเลี้ยงเพียงพอ ไม่เกิดการขาดเลือดได้ง่าย
ในขณะพักอัตราการเต้นของหัวใจช้าลง เป็นการประหยัดพลังงานของหัวใจในขณะออกกำลัง อัตราการเต้นของหัวใจน้อยกว่าเดิม ทำให้สามารถเพิ่มความหนักของการออกกำลังได้มากกว่าเดิม
ปริมาตรเลือดที่หัวใจสามารถสูบฉีดออกได้สูงสุดเพิ่มขึ้น
หลอดเลือด : มีการกระจายของหลอดเลือดฝอยในกล้ามเนื้อและอวัยวะที่เกี่ยวข้องกับการออกกำลังมากขึ้น มีความยืดหยุ่นดีขึ้น ความดันหลอดเลือดต่ำลง
เลือด : ปริมาตรเพิ่มขึ้น มีสารสำหรับจับออกซิเจนเพิ่มขึ้น (ฮีโมโกลบิน) สารเคมีบางตัวในเลือดลดต่ำลง เช่น ไขมัน
ระบบประสาทสั่งงานในอำนาจจิต : โดยเฉพาะการสั่งงานกล้ามเนื้อจะทำงานได้ดีขึ้น ทำให้กล้ามเนื้อกลุ่มต่าง ๆ ประสานงานกันได้ดี การเคลื่อนไหวเป็นไปโดยถูกต้องและมีประสิทธิภาพ
ระบบประสาทเสรี : ระบบประสาทเสรีมีอยู่ 2 พวก ทำหน้าที่เหนี่ยวรั้งซึ่งกันและกัน จะทำงานได้สมดุลกันทั้งในขณะพักและในขณะออกกำลัง ทำให้อวัยวะต่าง ๆ ที่ควบคุมด้วยระบบประสาทเสรีทำงานได้ดีขึ้น เช่น ระบบการไหลเวียนเลือด การหลั่งเหงื่อ การย่อยอาหารและการขับถ่าย และต่อมที่ให้ฮอร์โมนต่าง ๆ
จิตใจ : การออกกำลังมีผลโดยตรงต่อจิตใจในการลดความเคร่งเครียดได้ทันที การออกกำลังเป็นประจำอาจช่วยแก้ไขสภาพผิดปกติทางจิตใจบางอย่างได้นอกจากนั้น ผลของการออกกำลังต่อระบบอื่น ๆ ทำให้ร่างกายมีความแข็งแรง มีสมรรถภาพของร่างกายดี จึงมีผลทำให้สุขภาพจิตดีขึ้นด้วย
