骨格筋の直接のエネルギー源はＡＴＰである。 ＡＴＰ が ＡＤＰ と リン酸 に分解されるときに化学エネルギーから変換されるエネルギーが筋収縮に用いられる。 しかし、 ＡＴＰの貯蔵量は少なく数秒程度で使い切ってしまうため、 体内ではいろんな化学エネルギーを使ってＡＤＰからＡＴＰの合成が行われる。 ＡＴＰ合成には 無酸素系（ リン酸系、 解糖系 ）と 有酸素系 がある。

リン酸系（ ＣＰ系 ） ：
　 クレアチンリン酸の分解によって外にでてきた化学エネルギーから即座にＡＴＰを作る。 こうしてできたＡＴＰを再びＡＤＰに分解することにより約10秒間の持続運動が可能である。 瞬発力 や 火事場のバカ力 で使われる。 陸上競技の100Ｍ競走は主にこれをエネルギー源とする。

解糖系（ 乳酸系 ） ：
　 酸素を使わずに、 グリコーゲンをピルビン酸へ、 さらに乳酸へと分解し、 それによって外に出てきた化学エネルギーから比較的早くＡＴＰを作る。 陸上競技の４００ｍ競走は主にこれをエネルギー源とする。 ただしすぐに筋が疲労してしまう。

有酸素系 ：
　 上記の無酸素系たちとは異なり、 酸素を化学結合させることによって外に出てくる化学エネルギーを利用して、 長時間に渡りＡＴＰを合成できるため、 持続的な運動が可能である。 グリコーゲン、 乳酸 あるいは 脂肪 から アセチルCoA が生成され、 さらに化学反応を経てＡＴＰが合成される。（ 化学反応の詳細は、 クエン酸回路（ ＡＴＣ回路 ）、 電子伝達系 を参照のこと ）

　 人間の筋肉には、 無酸素運動が得意な速筋（ 白肉 ）と 有酸素運動が得意な遅筋（ 赤筋 ）があり、 遺伝的にその比率が決まっているので、 短距離走に向く人 と 長距離走に向く人があるという。