疲劳是机体内所发生的一系列复杂的生化变化过程。国际运动生化会议对疲劳的定义为：机体的生理过程，不能将机能保持在某一特定水平或各器官不能维持其预定的运动强度时，称为疲劳。疲劳是防止机体发生威胁生命的过度机能衰竭所产生的一种保护性反应，产生疲劳时即提醒应减低工作强度或终止运动，以免机体损伤。

当机体高强度运动时，存在着严重的缺血和缺氧，同时作为一种应激，较大负荷的运动也会引起机体各部分组织血液供应的重新分配。而血液供应与细胞中氧和营养物质的供给以及代谢产物的排出密切相关。因此，运动医学界也已将提高机体抗缺血、缺氧的能力作为提高运动能力和抗疲劳的有效方法之一。

疲劳与一氧化氮有着密切的关系。在外周疲劳机制中，高水平一氧化氮能扩张骨骼肌血管，保证骨骼肌血流量的提高，降低氧消耗，维持较高的氧摄取率，有利于延缓运动疲劳的产生。在中枢神经系统中，一氧化氮能降低较强运动负荷引起的脑组织内皮素-1信使核糖核酸（ET-lmRNA）的表达，从而改善大脑局部缺血、缺氧反应，有利于调节中枢疲劳的产生。由于一氧化氮的双重作用，所以为机体补充一氧化氮能够发挥抗疲劳的作用。