นักวิทยาศาสตร์การกีฬาใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์กับกิจกรรมกีฬา งานอาจมีตั้งแต่การสร้างแผนภูมิประสิทธิภาพเปรียบเทียบไปจนถึงการออกแบบโปรแกรมการออกกำลังกายและโภชนาการที่เพิ่มประสิทธิภาพการกีฬา นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้อาจใช้ความรู้จากหลากหลายสาขาวิชาเช่นสรีรวิทยากายวิภาคศาสตร์โภชนาการและจิตวิทยา การวิจัยเป็นเป้าหมายหลักของนักวิทยาศาสตร์การกีฬาอีกหลายคน
สาขาย่อยหลายแห่งเป็นส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์การกีฬา งานที่เกี่ยวข้องกับกายวิภาคและสรีรวิทยาอาจรวมถึงการเปรียบเทียบขนาดและรูปร่างของร่างกายที่แตกต่างกันหรือการวัดความสามารถในการทำงานที่หลากหลาย ในด้านโภชนาการนักกีฬาบางคนเช่นผู้ที่เกี่ยวข้องกับกีฬาความเร็วสูงและพลังงานสูงจำเป็นต้องได้รับสารอาหารบางประเภทมากขึ้นเช่นคาร์โบไฮเดรต นักวิทยาศาสตร์การกีฬาจะทำรายการตามความต้องการของแต่ละบุคคลและสร้างอาหารเฉพาะสำหรับนักกีฬาที่หลากหลาย ในทางตรงกันข้ามนักวิทยาศาสตร์การกีฬาเน้นจิตวิทยาอาจประเมินบทบาทที่สมองและสติปัญญาของมนุษย์เล่นในอิทธิพลของกีฬาที่แตกต่างกันเช่นการจัดการความเครียดและความอดทน
สรีรวิทยาการออกกำลังกายเป็นอีกองค์ประกอบสำคัญของวิทยาศาสตร์การกีฬา วินัยนี้วิเคราะห์ว่าการเคลื่อนไหวทางกายภาพส่งผลกระทบต่อกระบวนการทางร่างกายอย่างไร ปัจจัยต่างๆเช่นความแข็งแรงของกล้ามเนื้อการหายใจและอัตราการเต้นของหัวใจจึงมีความสำคัญ การวิเคราะห์เหล่านี้สามารถช่วยสร้างโปรแกรมการฝึกอบรมสำหรับนักกีฬาเช่นการออกกำลังกายแบบแอโรบิคและการเสริมสร้างกล้ามเนื้อ
วารสารวิทยาศาสตร์จำนวนมากมีไว้สำหรับสรีรวิทยาการออกกำลังกายและนักวิทยาศาสตร์การกีฬาอาจค้นหาตีพิมพ์ในตำราเหล่านี้หรือข้อความที่คล้ายกัน นักวิทยาศาสตร์การกีฬาที่มุ่งเน้นการวิจัยอาจศึกษาและบันทึกการตอบสนองทางสรีรวิทยาเป็นหลัก หนึ่งในตัวอย่างที่โด่งดังที่สุดคือ August Krogh ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เพื่อค้นหาวิธีการที่เลือดไหลผ่านกล้ามเนื้อ นอกจากนี้แพทย์ Austin Flint ยังเป็นผู้บุกเบิกในสาขานี้โดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับปฏิกิริยาของร่างกายต่อการออกกำลังกาย
นักวิทยาศาสตร์การกีฬาอาจแสวงหาความเชี่ยวชาญในสาขาย่อยดังกล่าวข้างต้น บุคคลบางคนอาจเลือกที่จะทำงานเป็นผู้ฝึกสอนการออกกำลังกายครูและโค้ชหรือในรูปแบบการจ้างงานที่คล้ายคลึงกันซึ่งเน้นการกระจายข้อมูล อื่น ๆ เช่นนักโภชนาการนักกายภาพบำบัดหรือที่ปรึกษาด้านกีฬาเลือกสาขาที่มีพื้นฐานทางการแพทย์มากขึ้น นอกจากนี้ยังมีตำแหน่งงานวิจัยที่ต้องใช้ห้องปฏิบัติการและสถิติที่มากมาย นักวิทยาศาสตร์การกีฬาบางคนถึงกับให้ความสำคัญกับการบริหารจัดการทีมกีฬาหรือสิ่งอำนวยความสะดวกที่เกี่ยวข้องกับการกีฬา
ตำแหน่งนักวิทยาศาสตร์การกีฬาส่วนใหญ่รวมอย่างน้อยปริญญาตรีสาขาวิทยาศาสตร์การกีฬาหรือสาขาที่เกี่ยวข้อง การรับรองเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับหลายตำแหน่ง องค์กรที่ได้รับการรับรองเช่น United States Sports Academy ช่วยตอบสนองความต้องการเฉพาะเหล่านี้
