運動鞋品種繁多，但基本原理都差不多。它們的主要功能是吸收來自地面的震蕩。當人的奔跑速度達到每秒6米時，腳掌承受的負荷約為體重的4倍，跳高跳遠時增大為7倍，三級跳遠中雙腳兩次直接和硬地碰撞，衝擊力峰值可達體重的20多倍，強烈的振蕩會傳到腳踝、膝部、髖部以致脊柱和大腦。
運動鞋將一種具有很高「受壓順從性能」的材料放置在鞋後跟，讓它通過自身最大的變形量吸收衝擊動能。有些運動鞋在鞋底內放置橡膠立柱和氣墊，起到汽車底盤下減震彈簧的作用。
運動鞋的第二大功能是回輸能量。腳掌部位的聚氨酯等微孔發泡材料具有極強的彈性，鞋底在受壓變形還原時，能將吸收和儲存的能量釋放出來返還給腳掌。在周而復始的蹬伸過程中，就如同踏著一個微型的「跳板」了。這裡的技術精華，是在鞋的彈性和穩定性之間尋找平衡點，既要獲得理想的反衝力，又不能失去精確的空間感和「腳踏實地」的堅硬支撐。
運動鞋的第三大功能是防滑。腳下的摩擦力是由鞋底與地面的法向力、摩擦係數和接觸面積決定的。從微觀角度看，由於地面的凸凹不平，往往和鞋底間只是有限的「點接觸」。高摩擦係數並且具有高延伸度的鞋底能在凸凹的地面產生彈性形變，增加接觸面，這就是所謂的「抓地性」。現代的鞋釘用尼龍、聚氨酯等複合材料製成，鞋釘的數量和位置也能因人、因地而調整和改變。更有大量運動鞋以不同排列的突脊代替了鞋釘。至於鞋底的花紋更是千變萬化，帶來不同方向上摩擦力的差異，以滿足不同運動種類的需求。
至於運動鞋扭力系統對腳形和動作的矯正，鞋幫對腳踝的支護，通過氣孔的「呼吸」作用使鞋內透氣和吸溼，都是可圈可點的設計。不同的運動項目幾乎都有自己的專用鞋，運動鞋包含的技術是一項很複雜的學問。
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