運動強度（負荷）と酸素摂取量は比例（下図参照）することから、「1分間に摂取できる酸素量の最大値」（通常体重1kg当たり）である最大酸素摂取量（VO₂max）をトレーニング強度の指標とすることが可能です。持久的能力を表す有力な指標とされています。最大酸素摂取量（VO₂max）は、呼気ガス分析器（換気量、呼吸数、酸素濃度・二酸化炭素濃度）を用いた大がかりな測定から求められます。酸素摂取水準（%VO₂max）は、最大酸素摂取量（VO₂max）に対する相対強度です。

八田秀雄、エネルギー代謝を活かしたスポーツトレーニング、講談社、2004．

　最大酸素摂取量（VO₂max）は簡便には、次の方法で推定することができます。
○１２分間走
　　VO₂max(ml/kg/min)＝［12分間の走行距離(m)］×0.021-7.233

○運動負荷検査
　トレッドミルや自転車エルゴメータなどを用い、最大酸素摂取量（VO₂max）を推定する方法です。原理は次のとおりです。まず、心拍数と運動負荷の関係を直線とみなし、次に、3段階程度の運動負荷時の心拍数測定から、年齢などを基に推定した最大心拍数時の運動負荷（最大運動負荷）を求めます。あらかじめ分かっている運動負荷と酸素摂取量の関係¹⁾ から、最大運動負荷を変換し、最大酸素摂取量（VO₂max）を推定します。

1) 例えば、VO₂max[ml/kg・min]= 走行速度[m/min]×0.2+3.5

○ノモグラム
　ランニング中の平均スピードと心拍数の関係、あるいは酸素摂取量と心拍数の関係から、作図的に最大酸素摂取量（VO₂max）を推定しようとするものです。データは、一定スピードでランニング（トレッドミル走）を開始後、4分目から5分目の間の1分間の平均心拍数（あるいは酸素摂取量）の測定から得ます。

山地啓司、運動処方のための心拍数の科学、大修館書店、1994．
（石井喜八、最大酸素摂取量の間接測定/猪狩道夫編著、身体運動の生理学、1973．）

　最大酸素摂取量（VO₂max）の測定と同様に、トレッドミルや自転車エルゴメータなどで運動負荷を徐々に増加させながら、呼気ガス分析を行います。上で述べたように、酸素摂取量は運動負荷に比例し増加しますが、二酸化炭素排出量はある酸素摂取量（運動負荷）から急激に増加します（下図）。このポイントが、換気性作業閾値（VT）です。二酸化炭素排出量の急激な増加は次のように説明されます。筋肉を動かすエネルギーの源は、ATP（アデノシン三リン酸）という化合物です。筋肉に蓄えられているATPは、1秒程度、筋肉を収縮（=運動）させる分しかありません。ですからATPは、使いながら作り続ける必要があります。運動負荷が小さいときは、体内の糖や脂肪が酸素を利用しながらATPに変化し、筋肉でエネルギーとして取り出され、最終的には二酸化炭素と水に形を変えます。運動負荷が大きくなると酸素を使用して合成するATPだけでは、足りなくなってしまいます。そこで、酸素を利用せずに糖からATPを合成する機構が働きだします。この過程では同時に、疲労物質である乳酸が生成されることになります。この乳酸を処理しようとする時に、二酸化炭素が産出されるのです。