Gizi olahraga mempelajari hubungan antara makanan, kebutuhan energi, kesehatan, dan kemampuan tubuh dalam melakukan aktivitas fisik. Asupan gizi yang baik penting untuk membangun serta mempertahankan otot, menjaga kesehatan tulang, mendukung transportasi dan pemanfaatan oksigen, memperbaiki jaringan, menjaga keseimbangan cairan dan elektrolit, serta menyediakan energi. Sebaliknya, gizi buruk dapat menyebabkan kehilangan massa otot, tulang rapuh, anemia, kelelahan, dan penurunan performa.
Pola makan terbaik bagi atlet adalah pola makan seimbang dan beragam yang mencakup karbohidrat, protein, lemak, vitamin, mineral, serta cairan. Komposisi umum yang ditampilkan adalah sekitar 55 persen karbohidrat, 15 persen protein, dan 30 persen lemak. Pemilihan makanan yang sehat, kecukupan energi, hidrasi, serta pemahaman terhadap manfaat dan risiko suplemen menjadi dasar penting dalam mendukung latihan dan pertandingan.
Energi adalah kemampuan tubuh untuk melakukan pekerjaan dan diperoleh dari makanan. Energi makanan diukur dalam kalori dan berasal terutama dari karbohidrat, protein, serta lemak. Karbohidrat merupakan bahan bakar terbaik bagi otot karena dapat dipecah dengan cepat, disimpan sebagai glikogen di otot, dan sangat penting dalam aktivitas berintensitas tinggi. Karbohidrat juga menyediakan energi bagi otak, membantu metabolisme lemak, serta memiliki efek menghemat protein agar protein dapat digunakan untuk pemeliharaan dan perbaikan jaringan.
Kebutuhan karbohidrat atlet harus dipenuhi secara konsisten melalui makanan seperti nasi, roti, pasta, kentang, buah, sayur, susu, dan kacang-kacangan. Dalam diet sekitar 2.000 kalori, kebutuhan karbohidrat latihan dapat mencapai 275 sampai 350 gram per hari atau sekitar 55 sampai 65 persen total energi. Kekurangan karbohidrat menyebabkan cadangan glikogen menurun sehingga performa atlet berkurang, tubuh mudah lelah, protein digunakan sebagai sumber energi, massa otot dapat hilang, risiko kekurangan zat gizi meningkat, dan atlet menjadi mudah marah.
Protein berfungsi terutama untuk mempertahankan, memperbaiki, dan membentuk jaringan tubuh, termasuk otot. Protein memang dapat digunakan sebagai sumber energi, tetapi bukan sumber utama. Atlet yang menjalani latihan berat umumnya membutuhkan sekitar 1,0 sampai 1,8 gram protein per kilogram berat badan per hari. Kebutuhan tersebut dapat dipenuhi melalui daging, produk susu, telur, kacang-kacangan, dan biji-bijian. Makanan alami merupakan sumber protein terbaik, sedangkan konsumsi protein berlebihan atau suplemen protein tidak otomatis membentuk otot tanpa latihan fisik.
Makanan sebelum pertandingan bertujuan menyediakan energi karbohidrat yang cukup dan menjaga hidrasi. Makanan ideal dikonsumsi sekitar tiga sampai empat jam sebelum aktivitas, mudah dicerna, dan terutama kaya karbohidrat. Makanan tinggi protein lebih sulit dicerna dan dapat meningkatkan kebutuhan cairan, sedangkan makanan tinggi lemak dapat bertahan lebih dari empat jam di lambung. Sebagai pedoman umum, kebutuhan energi sebelum latihan dapat dihitung berdasarkan waktu makan, yaitu sekitar dua kalori per pon berat badan jika makan satu jam sebelumnya, meningkat menjadi empat, enam, atau delapan kalori per pon untuk jarak waktu dua, tiga, atau empat jam.
Pemulihan setelah olahraga perlu dimulai segera. Dalam 30 menit pertama, atlet dianjurkan mengganti cairan dan elektrolit serta mengonsumsi makanan tinggi karbohidrat seperti pisang, yoghurt, atau granola bar. Dalam dua jam berikutnya, atlet perlu minum sekitar dua sampai tiga cangkir cairan untuk setiap pon berat badan yang hilang dan mengonsumsi makanan tinggi karbohidrat dengan sedikit protein, misalnya roti isi, nasi, atau kacang-kacangan. Hidrasi harus dilakukan sebelum, selama, dan setelah olahraga karena rasa haus bukan indikator yang cukup untuk menentukan status hidrasi.
Dehidrasi dapat menurunkan performa secara cepat dan ditandai oleh sakit kepala, kelelahan, kebingungan, mual, kram otot, pusing, penurunan stamina, kecepatan, energi, dan kekuatan otot. Atlet dianjurkan minum dua sampai tiga cangkir cairan dua sampai tiga jam sebelum olahraga, satu cangkir 10 sampai 30 menit sebelumnya, serta satu cangkir setiap 15 menit selama aktivitas. Suplemen perlu digunakan secara hati-hati karena efektivitas dan keamanannya tidak selalu terbukti, pengawasannya terbatas, berpotensi berbahaya, dan mahal. Kebutuhan atlet sebaiknya dipenuhi melalui latihan teratur, tambahan energi sekitar 500 sampai 1.000 kalori bila diperlukan, makanan beragam, serta beberapa kali makan kecil dan camilan. Kebutuhan kalori juga berubah mengikuti fase latihan, mulai dari membangun dasar, peningkatan intensitas, puncak performa, hingga masa penurunan latihan.