参照其他哺乳动物的进化速度，人类学家认为，人类的大脑应该只有现在实际大小的1/3。运用工具、复杂的社交活动等当然是让人类大脑进化优于其他动物的原因，但是运动，尤其是要求耐力的运动，对于大脑的进化也贡献出了不可忽略的力量。为了探究运动对大脑进化的作用，人类学家开始研究其他哺乳动物，例如狗、荷兰猪、狐狸、老鼠、狼、山羊等等。他们发现，进化了上千年的动物中，那些耐力持久的动物，例如狗和老鼠的大脑在身体中所占的比例明显比其他哺乳动物要大。在实验室中，经过几代繁殖，耐力特别好的小鼠体内一种名为BDNF蛋白质的水平会比耐力较差的小鼠要高。这种蛋白质的主要作用是促进大脑的生长。这似乎可以解释，运动为什么有助于大脑进化。
　　在人类进化的早期阶段，良好的身体能力显然对于生存来说更为重要。我们的祖先因为拥有卓越的运动能力才能够存活，而与之相伴的蛋白质又促进了大脑的进化。渐渐的，这些存活下来的最优秀的原始人类变得越来越聪明。因此，体育活动是可以对大脑结构产生影响的。不说漫长的进化，在一个人有限的一生当中，运动也有助于让大脑保持健康。
　　强健已有的神经网络
　　美国伊利诺伊州大学对120位老年人进行了调查，结果发现，每天都坚持散步的老人在1年后，大脑的海马体（负责记忆和学习的大脑部位）比不散步的老年人要大。研究者还发现，散步组的老年人，其血液中促进大脑生长的蛋白质BDNF的水平也较高。这种蛋白质能够“强健”已有的神经元（神经细胞），以及巩固神经元突触之间的联系。正是这些复杂的神经网络支撑起了我们的认知功能。而要达到这种效果，并不用每天都运动到筋疲力尽或者汗流浃背，只需要坚持每天散步30分钟左右即可。
　　促进神经元的新生
　　新生的神经元可以帮助大脑从创伤性的伤害中恢复正常，也能够改善认知能力，对情绪也有好处。20世纪90年代，科学家便已经确定成人也有新生的神经元，但数量不多。不过，许多研究都显示，几个月中等程度的锻炼便能够让成人大脑有更多的新生神经元。例如，巴西圣保罗大学的研究者就发现，体育锻炼能够让大脑海马体的神经元的新生速度提高2～3倍。但是这些变化会随着运动的停止而消失吗？就如同肌肉在缺乏运动时会渐渐萎缩一样？有实验显示，大脑的变化能够在运动停止后维持1周，但在3周后，这些变化就消失殆尽了。也就是说，运动给大脑带来的“红利”需要一直运动下去，才能够维持。
　　给大脑解一解油腻
　　不少研究都显示，高脂食物对大脑有害。但如果你实在无法忌口，坚持锻炼身体也许能够抵消一部分高脂食物带来的伤害。美国明尼苏达州立大学的研究者发现，小鼠在吃高脂食物一段时间后，记忆力会变差。不过，吃高脂食物但每天进行运动的小鼠，其记忆力却不会受到损害。还有研究显示，如果同时吃低脂食物和进行锻炼，甚至可以延缓阿兹海默症等疾病的发展。锻炼似乎有着可以逆转认知功能下降的神奇效果。这可能是因为，运动能够刺激大脑释放一种特殊的生化物质，其能够帮助神经元对抗脂肪酸的伤害。研究者认为，每天坚持慢跑30分钟就能够抵消不少高脂食物带来的伤害，当然，如果再配合低脂饮食，对大脑健康更有好处。
　　让大脑分泌健康激素
　　男性和女性的大脑都会分泌一些睾酮，即俗称的雄性激素，而运动会对大脑中睾酮的分泌产生影响。纽约大学的研究者先对小鼠进行阉割，以防其睾丸所分泌的睾酮对实验结果产生影响。结果发现，跑步能够让这些小鼠的大脑产生更多的血清双氢睾酮，而这种睾酮又可以刺激海马体神经元的新生。可是，即使热爱运动的女性所分泌的睾酮也远远少于男性，这是否说明，女性大脑从运动中得到的益处较少呢？研究者并不这样认为。首先，母小鼠在实验中表现得比公小鼠更“热爱”运动，即使是年纪大了以后，仍然如此。相比人类女性，人类男性在进入中老年阶段后，也运动得更少。可能女性天生就会通过更多的运动来弥补这一劣势。另外，在运动对大脑的影响中，雌性激素也可能发挥了作用。不论如何，从目前来看，运动对于男性和女性的大脑都有好处。