يتعلق علم الرياضة والتمرين بالتحليل العلمي لكيفية تحرك جسم الإنسان وتمارينه وأداء الرياضة. يتعلق الأمر بفهم علوم الميكانيكا الحيوية وعلم وظائف الأعضاء وعلم النفس لتوفير المعرفة النظرية، كما يتعلق بتطبيق هذه المعرفة في المواقف العملية.
يهتم علم الرياضة بتطبيق العلوم لتحقيق أقصى قدر من أداء رياضي فردي أو فريق، في حين يهتم علم التمرين بتطبيق العلوم لتحسين الصحة والرفاهية من خلال التمرين. قد يقوم عالم الرياضة بتصميم برنامج تدريبي لزيادة سرعة سباق عدائي المسافات الطويلة أو تحسين قدرة فرق كرة السلة على زيادة إيقاع اللعبة. ومن ناحية أخرى، قد يقوم عالم التمارين الرياضية بتصميم برنامج تدريبي للمساعدة في إنقاص الوزن أو تحسين قوة العضلات حتى يتمكن الفرد من الاستمرار في أداء المهام اليومية دون الشعور بالتعب.