วิทยาศาสตร์การกีฬาเป็นศาสตร์ที่เริ่มต้นมาจากการพัฒนาการทางด้านพลศึกษา เพราะตามความเป็นจริงแล้วได้มีการนำความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์การกีฬานี้ มาใช้ให้เป็นประโยชน์ในวิชาพลศึกษา และในชีวิตประจำวันตั้งแต่สมัยโบราณนานมาแล้ว แต่ความรู้เหล่านี้เป็นความรู้ที่ได้จากประสบการณ์ และชีวิตการเป็นอยู่ ในขณะนั้นเท่านั้น วิทยาศาสตร์การกีฬาจึงไม่ได้เป็นที่รู้จักและเป็นศาสตร์ที่มีตัวตนเหมือนในปัจจุบัน

เริ่มต้นจากชาวกรีกโบราณมีความเชื่อว่าการพลศึกษาและการออกกำลังกายเป็นวิธีหนึ่งที่จะช่วยทำให้ร่างกายมีความแข็งแรงมีสุขภาพที่ดี
การศึกษาของเยาวชนชาวกรีกทุกคน จึงได้เน้นที่การดนตรีเพื่อพัฒนาทางด้านจิตใจควบคู่ไปกับการศึกษาด้านพลศึกษาหรือการออกกำลังกาย
เพื่อพัฒนาทางด้านร่างกายให้ร่างกายมีความแข็งแรงมีสุขภาพที่ดีสมบูรณ์เด็กและเยาวชนที่อยู่ในวัยเรียนจะอยู่ในสถานศึกษาที่เรียกว่า “พาเรสตรา”( Palaestra)  ซึ่งมีไพโดไทรป์ (Paidotribe) ซึ่งเทียบได้กับครูพลศึกษาจะเป็นผู้ที่ทำหน้าที่สอนเด็กให้รู้จักพลศึกษาและการออกกำลังกาย  ด้วยกิจกรรมต่างๆ ให้รู้จักวิธีพัฒนาความแข็งแรง และความทนทานของร่างกาย เมื่อเด็กและเยาวชนเหล่านี้มีอายุระหว่าง 14-16 ปี ก็จะให้เรียนในสถานพลศึกษาที่เรียกว่า “ยิมเนเซียม”(Gymnasium) ในสถานที่แห่งนี้มีครูผู้สอนที่เป็นนักพลศึกษาสอนกิจกรรมต่างๆ ที่เคยได้เรียนในพาเรสตรามาแล้วควบคู่ไปกับกิจกรรมการขี่ม้า การวิ่ง แข่งขันล่าสัตว์ และอื่นๆ ทั้งนี้เพื่อให้เยาวชนเป็นผู้ที่มีร่างกายแข็งแรง มีสุขภาพที่ดีเป็นสำคัญ

กีฬาโอลิมปิกที่มีการแข่งขันทุก4 ปี ดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบันนี้ ก็เป็นการแข่งขันที่มีการเริ่มต้นจากชาวกรีกโบราณเมื่อ 776 ปีก่อคริสต์ศักราช เช่นเดียวกัน
แม้การแข่งขันกีฬานี้จะได้ถูกยกเลิกไปโดยกษัตริย์โรมันเมื่อ ค.ศ. 394 และได้มีการรื้อฟื้นขึ้นมาอีกโดยบารอน เบียร์ เดอร์ คูแบร์แตง (Baron Pierre de Coubertin)
เมื่อ ค.ศ. 1986 ก็ตาม แต่การแข่งขันในครั้งนี้ยังเป็นการแข่งขันที่เนื่องมาจากพื้นฐานความเชื่อเดิมที่ว่าการออกกำลังกายจะช่วยทำให้ร่างกายมีความแข็งแรง
มีสุขภาพที่ดีเป็นสำคัญนั้นเอง

ในสมัยโบราณโรมันเป็นมหาอำนาจและสามารถปราบปรามข้าศึกศัตรูได้อย่างราบคาบนั้น ก็เนื่องมาจากการที่โรมันมีความเชื่อในเรื่องผลของการออกกำลังกาย และได้มีการใช้กิจกรรมการออกกำลังกายแบบต่างๆ เพื่อฝึกฝนให้ทหารและประชาชนพลเมืองมีร่างกายที่แข็งแรงและให้กองทัพมีความเข้มแข็งเกรียงไกร และโรมันจะมี การล่มสลายในเวลาต่อมานั้น สาเหตุสำคัญอีกประการหนึ่งที่เป็นที่ยอมรับและรู้จักดีอย่างหนึ่งคือไม่ได้ปฏิบัติตามความเชื่อในผลของการออกกำลังกาย ควบคู่ไปกับการอยู่และใช้ชีวิตบนความสะดวกสบายตามแบบฉบับของผู้ชนะจนลืมเรื่องการออกกำลังกายความอ่อนแอจึงเกิดขึ้นทั้งทางด้านร่างกายและจิตใจโดยไม่รู้สึกตัว และในที่สุด โรมันก็ล่มสลายในปี ค.ศ. 476 เมื่อถึงสมัยฟื้นฟูวิทยาการประมาณระหว่างศตวรรษที่ 14-16 ก็ได้มีบุคคลสำคัญและผู้นำด้านต่างๆ ที่เป็นที่รู้จักดีในขณะนั้นได้เห็นความสำคัญ และเชื่อในผลของการออกกำลังกายทั้งนั้นเช่น วิทโตริโน ดา เฟลเตร (Vittorino da Feltra 1378-1446),พิเอโตร  เฟอร์เจอิโอ (Peitro Vergerio 1349-1428) ฟลอเรนล์  (Florence),โป๊ป   ไพอัส  ที่  2  (Pope  Pius  II  1405-1464), เซอร์   ธอมาส  อีเลียท  (Sir  Thomas  Elyot  1490-1546),ฟรังซัว  ราเบลไลส์ (Francois Rabelais  1490-1553), จอน  ลอกค์ (John  Locke  1632-1704),จัง  จัค  รุสโซ  (Jean  Jacques  Rousseou 1712-1778)   ก็ได้มีความเชื่อในแนวเดียวกันว่าการออกกำลังกายหรือการพลศึกษานอกจากจะทำให้ร่างกายแข็งแรง มีสุขภาพดี จิตใจมีความสัมพันธ์กันเป็นอันหนึ่งอันเดียวกันด้วย

จากความเชื่อว่าการออกกำลังกายหรือการพลศึกษาช่วยทำให้ร่างกายมีความแข็งแรงและมีสุขภาพดีนี้เอง ทำให้ประเทศต่างๆ  ในยุโรปได้มีการส่งเสริมให้มีการออกกำลังกาย และมีการเรียนการสอนวิชาพลศึกษาเป็นอย่างมาก  เช่น  ในประเทศเยอรมัน  โจฮันน์  เบอร์นาร์ด เบส โดว์  (Johann  berahard  Basedow  1723-1790)ได้จัดตั้งโรงเรียนก็ได้แก่กิจกรรมการออกกำลังกายและกิจกรรมพลศึกษาต่างๆ เช่น  การเต้นรำ  การฟันดาบ   การขี้ม้า  การวิ่ง  การกระโดด  มวยปล้ำ  ว่ายน้ำ  สะเก็ตและการเดินแถว  โจฮันน์  คริสตอพ  ฟริดริค  กัตส์  มัทส์ (Johann  Christoph  Friedrich  Guts  Muts  1759-1839)  ก็เป็นอีกผู้หนึ่ง ที่ได้เขียนหนังสือขึ้นมาที่สำคัญมีสองเล่ม  คือ  หนังสือ “พลศึกษาสำหรับวัยหนุ่มสาว”  และ “เกมส์”  สำหรับใช้สอนพลศึกษาและสำหรับ  ฟริดริค  ลุดวิก จาน  (Friedrich  Lodwig  Jahn  1778-1852) นั้นจากความรู้สึกในความรักชาติและความมีชาตินิยมที่มีอยู่ในตัวของเขา ได้นำเอาความเชื่อในผล
ของการออกกำลังกายที่มีต่อร่างกายมาเป็นเครื่องมือในการที่พัฒนาเยาวชนชาวเยอรมันให้เป็นผู้ที่มีร่างกายแข็งแรง และบึกบึนพร้อมที่จะเป็นทหารที่เข้มแข็งของชาติ และได้ทำการปลดแอกและกอบกู้เอกราชของประเทศให้หลุดพ้นจากการครอบครองของฝรั่งเศษ  ตั้งแต่  ค.ศ.1808  ได้เป็นผลสำเร็จ

ที่กล่าวมาตั้งแต่ต้นนี้ก็เพื่อที่จะชี้ให้เห็นว่า วิทยาศาสตร์การกีฬาในระยะตอนต้นๆ  นั้นเป็นที่รู้จักกันก็ในแง่ของผลของการออกกำลังกายหรือผลของการพลศึกษาที่มี ต่อร่างกายเท่านั้น   และผลที่เป็นที่รู้จักเหล่านั้นก็เป็นผลที่ได้รับจาการสังเกตหรือจากประสบการณ์ที่ผ่านๆ  มาเท่านั้น  โดยยังไม่มีหลักวิชาการที่จะพิสูจน์ให้ทราบได้ว่า เพระเหตุใด  หรือว่าทำไปการออกกำลังกายหรือการพลศึกษาจึงมีผลต่อร่างกายเช่นนั้นคือเพียงรู้ว่า  เมื่อออกกลังกายแล้วร่างกายมีกล้ามเนื้อโตขึ้นเหล่านี้ได้เกิดขึ้นมาอย่างไร และทำไปจึงได้เกิดขึ้น  หรือว่าเกิดขึ้นมากน้อยแก่ไหนอันเนื่องมาจากสาเหตุอะไรนั้นยังไม่ได้เป็นที่สนใจและได้ทำการศึกษาอย่างจริงๆ  จังๆ  จนกระทั่งมาถึงสมัยเปอร์  เฮนริค  ลิง (Per  Herilk  Ling  1776-1839)  ซึ่งเป็นนักการพลศึกษาชาวสวีเดนได้เริ่มนำหลักวิชาการทางกายวิภาค  และสรีรวิทยามาประยุกต์กับการพลศึกษาและการออกกำลังกายขึ้น เป็นครั้งแรก  ซึ่งนับว่าจุดเริ่มต้นของวิทยาศาสตร์การกีฬาของสมัยปัจจุบัน

ลิงได้เริ่มต้นด้วยการนำวิธีการทางด้านวิทยาศาสตร์มาศึกษา  วิเคราะห์และแก้ปัญหาต่างๆ  ทางพลศึกษาและการออกกำลังกายเพื่อให้การพลศึกษาและการออกกำลังกาย ได้เป็นอย่างถูกต้องตามหลักวิชาและได้ผลดียิ่งขึ้น  โดยลิงได้มีความเชื่อว่า  การวิเคราะห์ระบบและส่วนต่างๆ  ของร่างในรูปแบบต่างๆ  ได้มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น  และในขณะเดียวกัน การนำหลักการทางวิทยาศาสตร์มาเป็นแนวทางในการศึกษาและวิเคราะห์เช่นนี้จะทำให้สามารถเข้าใจถึงลักษณะธรรมชาติของร่างกาย  ความต้องการของร่างกายที่แท้จริง ทำให้สามารถจัดกิจกรรม ให้เหมาะสมกับสภาพของร่างกายได้ดียิ่งขึ้นด้วย  การศึกษาและวิเคราะห์เหล่านี้ลิงได้มุ่งประเด็นไปในเรื่องต่างๆ  เช่น  การออกกำลังกายมีผลต่อ  หัวใจ ต่อกล้ามเนื้อ  และต่อระบบต่างๆ  ของร่างกายอย่างไร

จากหลักการนี้เอง ลิงจึงได้จัดการพลศึกษาของเขาออกเป็น  3  รูปแบบ  คือ  แบบที่หนึ่งเรียกว่า การพลศึกษาสำหรับโรงเรียน  แบบที่สองเรียกว่าการพลศึกษาสำหรับการทหาร  และแบบสุดท้ายเรียกว่าการพลศึกษาสำหรับการเวชศาสตร์  ลิงเห็นว่าการพลศึกษาหรือการออกกำลังกายเป็นสิ่งที่มีความจำเป็นและสำคัญ  ทั้งในผู้ที่มีร่างกายแข็งแรง และ ผู้ที่มีร่างกายอ่อนแอ  และการพลศึกษาหรือการออกกำลังกายควรจะจัดให้ตามลักษณะความแตกต่างของสภาพร่างกายของแต่ละคน  และการที่บุคคลจะประกอบกิจการงาน ได้ดีนั้นบุคคลนั้นจะต้องมีความสมบูรณ์ทั้งทางด้านร่างกายและจิตใจเป็นสิ่งอันหนึ่งด้วย  ด้วยเหตุผลดังกล่าวนี้ลิงจึงเห็นว่าความรู้ทางด้านผลของการออกกำลังกายที่มีต่อระบบต่างๆ  ของร่างกายนี้จึงเป็นความรู้ที่เป็นพื้นฐานที่จำเป็นและสำคัญสำหรับครูพลศึกษาเป็นอย่างมาก

จากการเริ่มต้นของลิงในครั้งนี้ทำให้ได้มีการศึกษาค้นคว้าทางด้านนี้อย่างกว้างขวาง  ในเวลาต่อมา เช่นแรกทีเดียว  เบอร์กแมน (Bergmann) ได้ทำการศึกษาเปรียบเทียบ อัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของหัวใจกับน้ำหนักของร่างกายของสัตว์เลี้ยงและสัตว์ป่าชนิดเดียวกัน ผลปรากฎว่าหัวใจของสัตว์ป่ามีน้ำหนักมากกว่าสัตว์เลี้ยง  และในการทดลอง ตอนหนึ่งของ  เบอร์กแมน  ที่ใช้สุนัขพวกหนึ่งไม่ให้มีการเคลื่อนไหวเลย  แต่อีกพวกหนึ่งให้ออกกำลังกายเช้า  เย็น  เป็นเวลา  4  เดือน  ผลปรากฏว่าสุนัขที่ออกกำลังกายอยู่เสมอเป็นประจำมี น้ำหนักของหัวใจมากกว่าสุนัข ที่ไม่ได้ออกกำลังกายเลย  และในปี  1899  เฮนเซล  (Henshel)  ซึ่งเป็นแพทย์ชาวสวีเดน  ได้ทำการศึกษาขนาดของหัวใจของนักเล่นสกี ปรากฎว่านักเล่นสกีอยู่เสมอเป็นประจำเป็นผู้ที่มีขนาดของหัวใจโตกว่าคนที่มีร่างกายเป็นปกติคนอื่นๆ  ที่ไม่เคยออกกำลังกายเลย  จนกระทั่งมาถึงในสมัยปัจจุบันนี้ นอกจากจะมีการศึกษาผลของการออกกำลังกายที่มีต่อระบบต่างๆ  ของร่างกายในรายละเอียดทุกแง่ทุกมุมของแต่ละระบบอีกด้วย  เช่น ในระบบไหลเวียน ของเลือดจะมีการศึกษาถึงผลของการออกกำลังกายที่มีต่อหัวใจ  ต่ออัตราการเต้นของหัวใจ  ต่อปริมาณของโลหิตที่หัวใจส่งไปเลี้ยงส่วนต่างๆ  ของร่างกาย  ต่อเส้นโลหิตต่อเม็ดเม็ดโลหิต  และต่อสารเคมี ีที่มีอยู่ในโลหิต  พร้อมทั้งมีการเปรียบเทียบกันทั้งก่อน  ระหว่าง  และหลังจากการออกกำลังกายในรูปแบบและ ชนิดต่างๆ  ในระดับอุณหภูมิต่างๆ  ที่แตกต่างกันด้วย  นอกจากนั้นในบางครั้งก็ยังมีการศึกษาผลของการออกกำลังกายเหล่านี้ทั้งในบรรยากาศที่อยู่ ในระดับน้ำทะเลและที่อยู่สูงกว่าระดับน้ำทะเลมากๆ  ด้วย  เหล่านี้เป็นต้น จากการที่ได้มีการศึกษาผลของ การออกกำลังกายที่มีต่อระบบต่างๆ ของร่างกายอย่างละเอียดถี่ถ้วนเหล่านี้จึงทำให้วงการพลศึกษาและวงการแพทย์ได้ทราบและ เชื่อว่าการออกกำลังกายหรือเล่นกีฬาที่เหมาะสมกับสภาพของร่างกาย ของแต่ละคนเป็นประจำทุกวัน  เป็นสิ่งที่มีประโยชน์และมีความจำเป็นสำหรับทุกคน  ทุกเพศ  ทุกวัย และในขณะเดียวกันก็สามารถนำผล ของการออกกำลังกายเหล่านี้ไปเป็นแนวทางในการที่สร้างเสริมสมรรถนะในการเล่นและแข่งขันกีฬาของนักกีฬาที่จะแข่งขันกีฬาได้อีกด้วย  ดังนี้  เนื้อหาสาระความรู้ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าผลของการออกกำลังกายที่มีต่อระบบต่างๆ  ของร่างกายเหล่านี้จึงเป็นศาสตร์ทางด้าน  “สรีรวิทยาการกีฬา”  ขึ้น

วิทยาศาสตร์การกีฬาในระยะต้นๆ  นั้นเป็นศาสตร์ที่มุ่งไปในเฉพาะทางด้านสรีรวิทยาการกีฬาหรือผลของการเล่นกีฬาที่มีผลต่อร่างกายแต่เพียงด้านเดียวเป็นสำคัญ
แต่ในระยะหลังต่อมาหลังจากการที่ได้มีการยอมรับในแนวคิดที่ว่าร่างกายและจิตใจเป็นสิ่งอันหนึ่งอันเดียวกัน  มีความสัมพันธ์และประสานงานกันโดยไม่มีการแบ่งแยกกันนี้  และประกอบกับได้มีการวิวัฒนาการทางวิชาการและเทคโนโลยีขึ้นมาใหม่อีกมากทำให้สามารถทราบได้ว่าปัจจัยที่จะช่วยส่งเสริมให้บุคคลได้มีสมรรถนะในการเรียนรู
ในการแข่งขันกีฬาที่สูงขึ้นนั้น  นอกจากจะเป็นปัจจัยทางด้านร่างกายแล้วยังจะต้องมีปัจจัยอย่างอื่นๆ  ประกอบอีกด้วยเป็นอันมาก  ด้วยเหตุนี้จึงได้มีการนำหลักวิชาการทางด้านอื่นๆ  เช่น  ทางด้านจิตวิทยา  ทางด้านชีวกลศาสตร์  ทางโภชนาการ  ทางด้านเวชศาสตร์  ทางด้านสังคมวิทยา   ทางด้านวิทยวิธี  ทางด้านวิทยาการการจัดการและอื่นๆ  มาเป็นแนวทางในการศึกษาผลที่เกิดจากการเล่นกีฬาหรือการออกกำลังกายในด้านอื่นๆ  เป็นผลทำให้เกิดศาสตร์ทางจิตวิทยาการกีฬาชีวกลศาสตร์การกีฬา  โภชนาการการกีฬา  วิทยาการการจัดการกีฬาและอื่นๆ  ขึ้นมาอีกด้วยดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบันนี้  เนื้อหาสาระความรู้ต่างๆ  ที่ได้จากการศึกษาและค้นคว้ามาในแต่ละด้านเหล่านี้ก็จะได้มีการนำมาใช้เป็นหลักการในการเรียนการสอนพลศึกษา  การกีฬา  และการออกกำลังกายให้ดีขึ้นต่อไป  ทำให้การพลศึกษา  การกีฬา  และการออกกำลังกายแบบต่างๆ  นั้นได้เป็นประโยชน์แก่บุคคลมากที่สุด  และในขณะเดียวกันก็จะได้ส่งเสริมสมรรถนะของบุคคลให้มีสุขภาพและสมรรถนะที่สูงที่สุดต่อไปอีกด้วย