运动鞋品种繁多，但基本原理都差不多。它们的主要功能是吸收来自地面的震荡。当人的奔跑速度达到每秒6米时，脚掌承受的负荷约为体重的4倍，跳高跳远时增大为7倍，三级跳远中双脚两次直接和硬地碰撞，冲击力峰值可达体重的20多倍，强烈的振荡会传到脚踝、膝部、髋部以致脊柱和大脑。
运动鞋将一种具有很高“受压顺从性能”的材料放置在鞋后跟，让它通过自身最大的变形量吸收冲击动能。有些运动鞋在鞋底内放置橡胶立柱和气垫，起到汽车底盘下减震弹簧的作用。
运动鞋的第二大功能是回输能量。脚掌部位的聚氨酯等微孔发泡材料具有极强的弹性，鞋底在受压变形还原时，能将吸收和储存的能量释放出来返还给脚掌。在周而复始的蹬伸过程中，就如同踏着一个微型的“跳板”了。这里的技术精华，是在鞋的弹性和稳定性之间寻找平衡点，既要获得理想的反冲力，又不能失去精确的空间感和“脚踏实地”的坚硬支撑。
运动鞋的第三大功能是防滑。脚下的摩擦力是由鞋底与地面的法向力、摩擦系数和接触面积决定的。从微观角度看，由于地面的凸凹不平，往往和鞋底间只是有限的“点接触”。高摩擦系数并且具有高延伸度的鞋底能在凸凹的地面产生弹性形变，增加接触面，这就是所谓的“抓地性”。现代的鞋钉用尼龙、聚氨酯等复合材料制成，鞋钉的数量和位置也能因人、因地而调整和改变。更有大量运动鞋以不同排列的突脊代替了鞋钉。至于鞋底的花纹更是千变万化，带来不同方向上摩擦力的差异，以满足不同运动种类的需求。
至于运动鞋扭力系统对脚形和动作的矫正，鞋帮对脚踝的支护，通过气孔的“呼吸”作用使鞋内透气和吸湿，都是可圈可点的设计。不同的运动项目几乎都有自己的专用鞋，运动鞋包含的技术是一项很复杂的学问。
