Tłuszcz i węglowodany są dwa główne źródła energii wykorzystywane podczas ćwiczeń. Którekolwiek źródło może dominować, w zależności od czasu trwania i intensywności ćwiczeń, stopnia wcześniejszego przygotowania fizycznego i składu diety spożywanej w dniach poprzedzających sesję ćwiczeń. Utlenianie kwasów tłuszczowych może stanowić od 50 do 60 procent wydatku energetycznego podczas długotrwałych ćwiczeń o niskiej intensywności. Wytężone ćwiczenia submaksymalne wymagające 65-80% VO2 max będą wykorzystywać mniej tłuszczu (10-45% wydatkowanej energii). Treningowi fizycznemu towarzyszą zmiany metaboliczne zachodzące w mięśniach szkieletowych i tkance tłuszczowej, które ułatwiają dostarczanie i utlenianie kwasów tłuszczowych podczas ćwiczeń. Stan wytrenowania charakteryzuje się zwiększonym przepływem kwasów tłuszczowych przez mniejsze pule energii tkanki tłuszczowej. Odzwierciedleniem tego są mniejsze, bardziej aktywne metabolicznie komórki tłuszczowe w mniejszych depozytach tkanki tłuszczowej. Szczytowe stężenia wolnych kwasów tłuszczowych i ciał ketonowych we krwi są niższe podczas i po wysiłku fizycznym u osób wytrenowanych, prawdopodobnie z powodu zwiększonej zdolności mięśni szkieletowych do utleniania tych źródeł energii. Osoby wytrenowane utleniają więcej tłuszczu i mniej węglowodanów niż osoby niewytrenowane podczas wykonywania submaksymalnej pracy o tej samej intensywności bezwzględnej. Ta zwiększona zdolność do wykorzystania energii z tłuszczu pozwala zachować kluczowe zapasy glikogenu w mięśniach i wątrobie oraz może przyczynić się do zwiększenia wytrzymałości. Dalsze korzyści wynikające z poprawy metabolizmu lipidów towarzyszące przewlekłemu treningowi aerobowemu to zmniejszenie czynników ryzyka sercowego. Trening fizyczny powoduje obniżenie poziomu cholesterolu i trójglicerydów we krwi oraz podwyższenie poziomu cholesterolu lipoprotein o dużej gęstości. Diety wysokotłuszczowe nie są zalecane ze względu na ich związek z miażdżycowymi chorobami serca. Ostatnie dowody sugerują, że niskotłuszczowe diety wysokowęglowodanowe mogą zwiększać stężenie trójglicerydów we krwi i zmniejszać stężenie lipoprotein o wysokiej gęstości. Sugeruje to, że przewlekłe spożywanie diet, które są ekstremalne pod względem składu tłuszczu lub węglowodanów, powinno być ostrożne u sportowców dbających o zdrowie, jak również u osób prowadzących siedzący tryb życia.