Le cœur
La pratique du ski de fond est à l’origine d’une demande importante en oxygène pour les muscles des membres inférieurs et supérieurs : le cœur doit s’adapter. La contraction des muscles des membres chasse le sang des veines et augmente le retour du sang veineux vers le cœur. Pour faire face à ce volume de sang complémentaire, le cœur augmente sa taille, ce qui lui confère plus de puissance et lui permet d’expulser une quantité de sang plus importante.
Les poumons
La capacité pulmonaire des skieurs de fond est élevée, ce qui leur permet de véhiculer l'oxygène de manière plus efficace mais aussi d’éliminer le gaz carbonique produit lors de l’effort de manière efficace. Les muscles respiratoires sollicités durant l'effort et le rythme respiratoire qui peut s'élever de manière importante sont à l’origine de cette performance des poumons.
Les membres inférieurs
Le quadriceps, les adducteurs, les fessiers pour les cuisses, les muscles du mollet jumeaux et soléaire sont impliqués dans la pratique du ski de fond et assurent le déplacement quel que soit le mouvement choisi.
Les membres supérieurs
Le ski de fond est un sport complet car il implique également les muscles du membre inférieur : le deltoïde et le triceps assurent la poussée des bras qui est directement liée à la performance. Les muscles de l'épaule jouent aussi un rôle dans cette poussée et tout particulièrement lorsque la technique retenue est celle du patineur.
Autres muscles
Les muscles abdominaux, les muscles dorsaux, les muscles respiratoires du thorax sont également impliqués dans la pratique du ski de fond, ce qui témoigne une fois de plus de son caractère complet.