A digestão começa de modo mecânico com a mastigação e, ainda na boca, se torna química com a ptialina (amilase salivar) desdobrando o amido. A deglutição pode ser voluntária ou involuntária (reflexo medular que relaxa a musculatura para engolir). Começa o peristaltismo levando o bolo alimentar até o esfincter esofagiano que relaxa para permitir a passagem.
No estômago somente as proteínas são digeridas e ocorre a formação do quimo que é uma massa líquida ácida (pH = 1,5). Há um movimento de segmentação que são contrações isoladas sem propagação para misturar o alimento com o suco gástrico e entrar em contato com a mucosa. O quimo invade o intestino delgado através do esfíncter antro-pilórico.
No intestino delgado, através do canal de Odi, chega o suco pancreático (proteases, amilases e lipases) e os sais biliares (fígado). Há a formação do muco (bicarbonato de sódio) para neutralizar a acidez do quimo. Aqui ocorre a absorção dos macronutrientes (lipídios e carboidratos).
O bolo passa pelo esfíncter ilío-cecal e entra na porção ascendente do intestino grosso (cólon), começa a absorção hídrica mudando a sua consistência. Forma-se o bolo fecal que se armazena na ampola retal passando pelo esfíncter anal interno, sendo liberado através do relaxamento voluntário do esfíncter anal externo.
O sistema simpático inibe a motilidade e secreções gástricas enquanto que o parassimpático as estimula. Com o treinamento, existe a diminuição da atividade simpática e aumento da parassimpática. Ocorrerá a regulação da atividade gastrointestinal com diminuição do tempo de trânsito gastrointestinal pelo aumento da motilidade gástrica e uma ação anti-ulcerogênica devido ao aumento da secreção mucóide.
Durante o exercício, o fluxo sanguíneo pode cair até 50%, devido à vasoconstrição esplâncnica. Além disso há o aumento da atividade simpática e diminuição parassimpática. Como consequência ocorre a diminuição da motilidade e secreções gastrointestinais.
A partir de 70% do VO2 máx. é que ocorrem diminuições significativas e as consequências dependem do estado alimentar: se o alimento ainda estiver no estômago, ocorre a contração intensa dos esfíncteres fazendo com que o alimento volte (vômito); Se o alimento estiver no intestino e o exercício for de alto impacto o bolo alimentar é empurrado pelas vias digestivas não oportunizando a absorção hídrica. O bolo alimentar chega líquido na ampola retal causando a "diarréia do maratonista".