L’allenamento ad alta quota può migliorare sia la capacità di utilizzare l'ossigeno sia la capacità di trasporto dell’ossigeno da parte dei globuli rossi. In genere sono previsti periodi di allenamento dai 10 ai 20 giorni, seguiti da allenamenti a livello del mare. L'ipossia, cioè la minor disponibilità di ossigeno per i tessuti indotta dalle condizioni ambientali d’alta quota, è un efficace stimolo alla produzione di globuli rossi, sebbene la risposta individuale sia molto variabile. Gli adattamenti ematologici, muscolari e respiratori che conseguono a questi stimoli permettono di incrementare negli atleti la capacità di trasportare ossigeno ed utilizzarlo negli arti periferici. Gli atleti che traggono maggiori vantaggi da questi allenamenti sono quelli che praticano sport di resistenza, in quanto l'aumento della potenza aerobica determina il miglioramento della prestazione di gara. Inoltre, l'attività fisica in quota sembrerebbe in grado di ridurre ulteriormente, rispetto al solo esercizio fisico, il rischio di malattie cardiovascolari.

Dopo una permanenza di alcuni giorni ad alta quota, il corpo inizia ad adattarsi alle nuove condizioni ambientali. All'aumentare dell'altitudine, infatti, l'aria contiene meno ossigeno mentre la concentrazione di anidride carbonica non cambia molto in termini assoluti, in quanto questo gas costituisce solamente una piccola componente dell'aria. Poiché la pressione esercitata dall’ossigeno negli alveoli polmonari diminuisce con l'altitudine, la pressione arteriosa diminuisce a sua volta, determinando una condizione nota come ipossiemia. Livelli bassi di ossigeno nel sangue creano a loro volta condizioni di ipossia, in quanto una minor quantità di ossigeno diventa disponibile per i tessuti.
In risposta a ipossia prolungata, i reni cominciano a secernere l'ormone eritropoietina che stimola la sintesi dei globuli rossi. L'aumento del numero di globuli rossi causa un aumento della concentrazione di emoglobina nel sangue e quindi un aumento della capacità di trasporto di ossigeno del sangue.
I reni, inoltre, contribuiscono a mantenere l'equilibrio acido-base producendo maggiori quantità di bicarbonato per compensare la perdita di ioni idrogeno che accompagna la riduzione di CO2 nel sangue arterioso.

Le condizioni ambientali d’alta quota insieme all’intensa attività fisica creano una serie di condizioni di stress per l’organismo: prolungata iperventilazione causata dal minor apporto di ossigeno ai tessuti, forte perdita d’acqua con rischi di disidratazione, bruschi adattamenti dell’organismo agli sbalzi termici tipici del climi di montagna.

In condizioni di allenamento fisico, la richiesta di ossigeno da parte dei muscoli aumenta. Questo provoca l’aumento degli atti respiratori e del battito cardiaco, che insieme determinano una condizione di iperventilazione. A queste condizioni critiche il sistema corpo-umano reagisce mettendo in atto una serie di retroazioni che consente agli atleti di continuare l’attività fisica, potenziando in tal modo la resistenza a sforzi prolungati.