O início da atividade física envolve vários processos como o controle cortical no cérebro e termina com a formação de pontes cruzadas dentro da fibra do músculo. Assim, a fadiga muscular pode ser o resultado da falha de qualquer um dos processos da contração muscular. Os sistemas biológicos se mantêm funcionando através da regulação de sua homeostasia, o que envolve mecanismos diversos nas respostas aos agentes estressores. O exercício físico é uma fator de estresse que varia de acordo com a sua intensidade, frequência, duração e busca o desequilíbrio do organismo de forma compatível com a capacidade de adaptação do indivíduo, e pode, portanto, acabar causando uma alteração em sua homeostase - a fadiga muscular.
Os fatores envolvidos no desenvolvimento da fadiga estão divididos em duas categorias: a fadiga por distúrbio na transmissão neuromuscular entre o sistema nervoso central e a membrana do músculo (fator central) e a fadiga por alteração dentro do músculo (fator periférico). O estresse provocado pelo exercício depende da tipologia das fibras musculares envolvidas no exercício, do nível de treinamento e das condições ambientais. Sendo assim, a causa da fadiga pode estar associada a alterações do pH, da temperatura e do fluxo sanguíneo; à acumulação de produtos no metabolismo celular (particularmente os resultantes da hidrólise do ATP); à perda da homeostasia do íon Ca2+; ao papel da cinética de alguns íons nos meios intra e extracelulares; à lesão muscular induzida por contrações excêntricas e ao estresse oxidativo. As alterações celulares podem ocorrer tanto nos músculos de indivíduos adaptados a realizar atividades de força (com indução de circunstância crônica de distúrbios celulares e ocorrência de eventos regulatórios compensatórios) como nos daqueles que não as realizam rotineiramente (com desestabilização do sarcolema e extravasamento da creatina quinase no plasma), induzindo subsequentemente ao estresse mecânico a elevação da temperatura muscular, a queda de pH e o aumento de Ca2+ no citoplasma, que pode ter varios efeitos degenerativos para estruturas membranares (como a liberação de ácidos graxos instaturados que produz intermediários inflamatórios - prostaglandinas e leucotrienes).
As respostas hipertróficas dos músculos fazem parte de uma adaptação a longo prazo e, portanto, o estímulo de força muscular aplicado deve ser planejado de forma coerente em intensidade e em relação ao volume do músculo e capacidade de regeneração individual.
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