肌肉运动时，物质代谢明显增加。循环系统的适应性变化就是提高心输出量以增加血液供应，加快物质输送，从而满足肌肉组织消耗氧和营养物质、及时带走过多的代谢废物，否则肌肉运动不可能持久。
经常进行体育锻炼或运动训练，可促使人体心血管系统形态、机能和调节能力产生良好的适应，概括起来有以下几个方面：
窦性心动徐缓
运动训练，特别是长跑这样的耐力训练可使安静时心率减慢。优秀耐力运动员静息心率可低至每分钟50次以下，这种现象称为窦性心动徐缓。这一方面是由于控制心脏活动的迷走神经作用加强，而交感神经（动员身体运动状态、使心率加快的神经）作用减弱的结果；另一方面，心脏体积增大和心肌增强（下文会着重介绍），安静时每搏输出量明显增加。每分钟的搏动次数就会减少，说明心脏在安静状态下保持良好的节能状态。窦性心动徐缓是经过长期训练后心脏功能改善的良好反应，可以增加心率的贮备空间（心率增加的潜力）。当运动时，心率增加，可达180-200次/分，接近最大心率，这样心力储备就得到充分动员。
心脏增大
长期训练能使人体心脏的形态结构和生理机能产生适应性改变。最明显的就是心肌肥大，但运动性心脏肥大与病理性心脏肥大有着本质的区别。前者心肌发达，心肌收缩力强，心力储备高，通常重量不超过500克。而病理性的心脏肥大往往是异常的增大却伴随着心力衰竭，如肺部血管阻力增加引起的肺动脉高压症往往是右心室特别肥大。而房间隔缺损（左、右心房之间遗留孔隙）往往使心肌出现代偿性肥大。
不同的运动训练对运动性心脏肥大的形成产生不同的影响。例如，举重、摔跤和投掷等力量项目的运动员心脏以心壁增厚为主，而游泳、长跑、滑雪和自行车等耐力项目的运动员心脏以心腔容积增大为主，也伴有心壁增厚。
心血管机能改善
“运动员心脏”作为运动员特有的高功能、高储备、大心脏，在竞技体育中起到非常重要的作用。随着运动健康理念的不断深入民心，“运动员心脏”的概念已延伸到运动员以外的群体，比如业余跑步爱好者。一个平时很少参加体力劳动或体育锻炼的人，偶尔进行较强的体力劳动或体育活动便会感到力不从心，心跳气喘，容易疲劳，而一个经常锻炼或参加体力劳动的人则能从容不迫，较轻松地完成任务。
“运动员心脏”的机能改变主要表现为：
1、心力储备增加
这里需要注意的是，长期训练者与普通人相比，安静时每分钟的心输出量差别并不大，只是长期训练者每搏输出量更大、心率更低。从事最大运动时，两者心率都可以达到同样高度，可达180-200次/分，但运动员的心率较静息状态增长的比例更大，使得心输出量增长的比例也更大。此外，训练有素者的心肌收缩力也很强，运动时每搏输出量也可大幅增加，比如从100毫升增至180毫升，但一个普通人可能只是70毫升增至110毫升。可见长期训练后心脏功能的改善，是低心率和强大心肌两者共同作用的结果。
2、心肌供氧增强
长期的耐力性训练可以改善冠状动脉的功能，使其血管直径增加、血管壁壁弹性增加、脂质沉积减少、阻力下降，并可以增加冠状动脉的侧枝循环。冠状动脉是心肌供血的唯一血管系统，这就改善了心肌的血液循环，心肌得到更多氧、营养物质的供应和代谢废物的输出，减轻心肌局部缺血缺氧。
3、减少心肌工作的耗氧率、增加心肌稳定性
耐力训练可以减少儿茶酚胺的水平，降低安静时的收缩压和舒张压。使心率做功和耗氧减少。另外，儿茶酚胺的减少也可以增加室颤阈值（产生心室颤动的极限），提高心肌稳定性。
4、周围效应
主要是心脏以外的全身变化。骨骼肌功能增强，包括骨骼肌有氧代谢能力增强、肌动蛋白和肌糖原增加；肌肉内毛细血管数量增加、血管舒张功能增强、血管壁脂肪沉积减少、阻力减弱、，都减轻了心脏负荷。此外，减轻肥胖也是减轻心脏负担的一大要素。
总之，长期耐力性运动训练（只要不超负荷），对心脏有着显著的积极改变
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