Гипертрофия мышцы связана с рядом изменений, в числе которых, прежде всего, следует отметить увеличение резервов актиновых и, особенно, миозиновых нитей, увеличение количества миофибрилл и кровеносных капилляров в волокне. Капиллярное кровообращение при тренировочных нагрузках увеличивается постепенно. И при планировании тренировочных объемов необходимо учитывать временные параметры роста капилляр.
Длительное время считалось, что количество мышечных волокон в каждой мышце детерминировано генетически и остается неизменным в течение всей жизни. Однако в отдельных работах была продемонстрирована возможность гиперплазии мышц в ответ на большие физические нагрузки. В дальнейшем появилось достаточное количество доказательств того, что напряженная и длительная силовая тренировка приводит не только к гипертрофии мышечных волокон, но и к увеличению их количества. Силовая тренировка с большими отягощениями и небольшим количеством повторений в течение двух лет не только привела к увеличению мышечной силы и гипертрофии мышц, но и к достоверному увеличению (на 9 %) общего количества мышечных волокон. Возможность процесса гиперплазии у людей была показана в исследованиях с участием культуристов.
Однако вопрос о возможности гиперплазии мышечных волокон под влиянием тренировки все же не является до конца решенным. Действительно, при гипертрофии мышечные волокна могут расщепляться, но есть доказательства того, что расщепление не касается всей длины мышечного волокна и не может являться основанием для утверждения, что имеет место процесс гиперплазии, т. е. деления и увеличения общего количества мышечных волокон. Это дает основание предположить, что количество мышечных волокон у человека является генетически детерминированным и в результате тренировки не изменяется. Косвенным подтверждением этого является и факт, согласно которому увеличение площади поперечного сечения мышечных волокон происходит строго пропорционально увеличению площади поперечного сечения всей мышцы.
В результате интенсивной и продолжительной тренировки, направленной на развитие выносливости, изменения активности аэробного и анаэробного путей обмена качественно напоминают метаболические трансформации, отмеченные в результате искусственно стимулированных мышц. Значительные изменения отмечаются в митохондриях, плотности капиллярной сети, в составе миозина. Однако адаптационные перестройки выражены гораздо меньше, чем в тех случаях, когда обеспечивается постоянная стимуляция. В связи с этим существует мнение, что окислительные способности тренированных мышц спортсменов высокого класса, специализирующихся в видах спорта, требующих высокого уровня аэробных возможностей, составляют лишь 50–70 % теоретически достижимого уровня.