ثبت أن ممارسة الرياضة التمارين الهوائية ، بما في ذلك الركض والسباحة وركوب الدراجات والمشي والرقص ، تقلل من القلق والاكتئاب، ويُقترح أن تكون هذه التحسينات في الحالة المزاجية ناجمة عن زيادة الدورة الدموية الناتجة عن التمرين في الدماغ والتأثير على الغدة النخامية - الكظرية (HPA) .
ولذا فإن التفاعل الفسيولوجي مع الإجهاد، من المحتمل أن يتم التوسط في هذا التأثير الفسيولوجي من خلال اتصال محور HPA بعدة مناطق من الدماغ ، بما في ذلك الجهاز الحوفي ، الذي يتحكم في الدافع والمزاج ، التي تولد الخوف استجابة للتوتر ؛ والحُصين ، الذي يلعب دورًا مهمًا في تكوين الذاكرة وكذلك في الحالة المزاجية والتحفيز.
كما تعمل ممارسة الرياضة على تعزيز القدرات العقلية بعدة طرق، تشير الدراسات التي أجريت على الفئران والبشر إلى أن تمارين القلب والأوعية الدموية تخلق خلايا دماغية جديدة ، وهي عملية تسمى تكوين الخلايا العصبية ، وتحسن أداء الدماغ بشكل عام.
كما أن ممارسة الرياضة نمنع التدهور المعرفي وفقدان الذاكرة عن طريق تقوية الحُصين ، وهو جزء الدماغ المسؤول عن الذاكرة والتعلم، تثبت الدراسات أيضًا أن النشاط البدني يعزز الإبداع والطاقة العقلية.