Les athlètes doivent travailler plus fort que les non-athlètes pour atteindre une fréquence cardiaque maximale, car les athlètes ont une tolérance accrue aux exercices intenses en raison de niveaux élevés de conditionnement physique, selon AZ Central. L'augmentation de la tolérance à l'exercice pour les athlètes est due à des adaptations physiologiques qui résultent d'années d'entraînement.
Les adaptations physiologiques qui rendent plus difficile pour les athlètes d'atteindre leur fréquence cardiaque maximale comprennent l'augmentation du volume systolique, la différence d'oxygène artérioveineux, le seuil de lactate et la consommation maximale d'oxygène, selon AZ Central. Le volume systolique est la quantité de sang pompée par battement cardiaque. L'entraînement athlétique augmente le volume systolique ; le cœur n'a donc pas besoin de battre autant pour pomper la même quantité de sang. Pour cette raison, l'athlète a besoin d'une période d'effort plus longue pour atteindre sa fréquence cardiaque maximale.
La différence d'oxygène artério-veineux, ou différence AVO2, est la variation de la quantité d'oxygène dans le sang avant et après l'entrée du sang dans un muscle. Cette différence est plus élevée chez les athlètes bien entraînés. Étant donné que les muscles retirent plus d'oxygène du sang, le cœur doit pomper moins pour répondre à la demande en oxygène, ce qui rend plus difficile pour l'athlète d'atteindre sa fréquence cardiaque maximale.
L'athlète a également un seuil de lactate accru et une absorption maximale d'oxygène. Le seuil de lactate est le point où l'organisme ne peut plus métaboliser l'acide lactate. À ce stade, la respiration devient laborieuse et le cœur commence à travailler plus fort. Les non-athlètes atteignent ce point bien avant les athlètes hautement conditionnés. L'absorption maximale d'oxygène fait référence à la capacité en oxygène. Un seuil de lactate et une capacité d'oxygène plus élevés rendent plus difficile pour un athlète d'atteindre une fréquence cardiaque maximale.