Sebagian besar organisme, termasuk manusia, membutuhkan oksigen untuk berfungsi secara normal dan bertahan hidup. Ada beberapa organisme yang tidak membutuhkan oksigen dan benar-benar menganggapnya beracun. Ada juga kelompok organisme yang dapat berfungsi baik dengan ada maupun tidak adanya oksigen. Sistem yang membutuhkan oksigen disebut sistem aerobik dan sistem yang tidak membutuhkan oksigen disebut sistem anaerobik.
Sebagian besar aktivitas sel-sel tubuh manusia membutuhkan oksigen untuk dapat menjalankan fungsinya sehari-hari. Ada beberapa jaringan yang mampu bekerja sebentar tanpa oksigen sekalipun. Salah satu contohnya adalah sel otot. Otot dapat bekerja untuk waktu yang terbatas menggunakan sistem anaerobik sebelum oksigen diperlukan. Bahkan untuk waktu singkat bekerja secara anaerobik, ada dampak yang cukup serius yang harus diperbaiki.
Untuk aktivitas terus menerus dalam jangka waktu lama, seperti lari jarak jauh, otot akan menggunakan sistem aerobik dan membakar oksigen untuk menyediakan energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan aktivitas. Untuk ledakan singkat aktivitas berat, seperti lari cepat, otot dapat memecah molekul glukosa tanpa adanya oksigen. Sistem anaerobik sering digunakan untuk waktu yang singkat ketika darah tidak dapat membawa oksigen dengan cukup cepat ke sel-sel otot yang bekerja. Sayangnya, sistem ini tidak dapat digunakan tanpa batas waktu karena beberapa alasan.
Energi disimpan dalam sel dalam bahan kimia yang disebut adenosin trifosfat, atau ATP. Biasanya, cukup ATP disimpan di dalam sel otot untuk memungkinkan sekitar 20 – 30 detik aktivitas sebelum lebih banyak harus diproduksi. ATP diproduksi selama respirasi oleh pemecahan molekul glukosa di dalam sel. Tergantung pada apakah oksigen tersedia, respirasi aerobik atau anaerobik akan menghasilkan ATP. Sistem aerobik jauh lebih efisien dan menghasilkan jauh lebih banyak ATP, tetapi sistem anaerobik yang digunakan untuk menit-menit pertama latihan.
Produk lain dari respirasi adalah karbon dioksida. Ketika jumlah karbon dioksida meningkat dalam aliran darah, itu merangsang jantung untuk memompa lebih cepat. Hal ini pada gilirannya menyebabkan lebih banyak darah beroksigen untuk dibawa ke seluruh tubuh, termasuk ke sel-sel otot yang membutuhkannya untuk melanjutkan respirasi dan memproduksi ATP lebih lanjut. Jika kadar oksigen turun dalam sel, sistem anaerobik untuk respirasi akan dimulai lagi.
Asam laktat adalah produk beracun dari respirasi anaerobik pada manusia. Jika sistem anaerobik berlanjut untuk waktu yang lama, itu akan mulai menumpuk di jaringan. Penumpukan asam laktat menyebabkan otot menjadi lelah dan dapat menimbulkan efek samping yang menyakitkan seperti kram otot. Hutang oksigen ini harus segera dilunasi, begitu aktivitas berhenti. Pernapasan yang cepat dan dalam membantu mendapatkan oksigen sebanyak mungkin ke dalam tubuh, yang digunakan oleh sel untuk memecah asam laktat menjadi karbon dioksida dan air.