Как и при любой деятельности, значение функций большинства сенсорных систем в процессе занятий физическими упражнениями весьма велико. Выполнение многих упражнений невозможно при значительном расстройстве двигательной и висцеральной сенсорных систем и резко затруднено при выключении функций зрительного, слухового, вестибулярного и тактильного анализаторов.

При выполнении физических упражнений всегда одновременно функционирует несколько сенсорных систем. В результате между ними по механизму условного рефлекса складываются определенные взаимоотношения, имеющие специфический характер при каждой новой комбинации комплекса раздражителей. Субъективно это воспринимается в виде особых ощущений, имеющих специализированный характер. Так, у спортсменов формируются ощущения, образно называемые «чувством снега» (у лыжников), «чувством воды» (у пловцов), «чувством льда» (у конькобежцев) и т. д. (А. Н. Крестовников). Эти ощущения позволяют спортсменам лучше координировать двигательную деятельность с учетом условий внешней среды.

В результате систематической физической тренировки функции многих анализаторов улучшаются. Это выражается, например, в снижении порогов проприоцептивной чувствительности. Так, у тяжелоатлетов и боксеров наблюдается высокая чувствительность двигательного анализатора при движениях в локтевом и плечевом суставах, у лыжников, прыгунов и слаломистов — при движениях в голеностопных суставах. Совершенствование функций зрительное аппарата (увеличение поля зрения, улучшение баланса глазных мышц и глубинного зрения) отмечается у представителей спортивных игр. Функции вестибулярной сенсорной системы, в частности связанные с устойчивостью к укачиванию, улучшаются в результате тренировки в гимнастических упражнениях, плавании и др.

В некоторых случаях происходит и снижение чувствительности. Например, у боксеров понижается болевая и тактильная чувствительность в тех областях тела, которые часто подвергаются ударам. Данные о состоянии анализаторов используются для характеристики уровня тренированности спортсменов, определения степени утомления и т. д.