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马拉松是一项需要长时间训练的周期性的速度与耐力相结合的体能类运动项目，一名优秀的马拉松运动员在比赛中取得优异成绩，制胜的关键在于能否保证以个人无氧阈速度跑完全程。马拉松运动的这一比赛特点决定了平时训练的重点。纵观当今世界马拉松训练的变化情况，出现了训练方法的多样化、多种手段的综合移植、多种流派互相借鉴并存发展，从而极大的丰富和完善了马拉松训练的基本理论。世界各国马拉松教练员和科研工作人员利用先进的科技手段，结合系统科学的研究方法，利用多学科综合系统监测运动员的训练过程，在探讨人体运动机能的变化规律、人体极限负荷强度下运用最佳训练手段挖掘人体极限运动潜能等方面取得了重大的突破，加速了马拉松训练的科学化进程，使运动成绩产生了一次又一次的飞跃。所以说马拉松项目比赛成绩的提高是训练方法创新与改进的必然结果。
通过对国家马拉松队的科技服务和科研攻关，探索项目的制胜规律和制胜因素，以马拉松的项目特点为切入点，总结出适用于马拉松项目训练中的提高脂肪供能能力、提高糖脂协调供能能力、强化有氧代谢能力、提高最大摄氧量以及提高乳酸耐受能力的五项专项训练手段与方法，并将其应用到我国优秀马拉松运动员的训练实践中，为优秀马拉松运动员的运动处方制定提供良好的理论依据，从而使优秀马拉松运动员的专项运动能力得到更好的提高。
人体内的脂肪是人体内储存的重要的供能物质之一，它在人体内的储存量要远远高于糖的储存量。而对于马拉松项目而言，42.195km的超长距离跑完成的时间通常在 120min以上。在马拉松比赛的过程中，若单独依靠氧化脂肪酸不能达到较高的输出功率，但是能维持较长的运动时间；同时若单独依靠糖的氧化分解供能却不能维持较长的时间，但是却能达到较高的输出功率。因此，要保持长时间的较高的输出功率就必须同时利用糖和脂肪。经过对国内外优秀马拉松运动员的专项比赛能力的研究发现，现阶段我国优秀马拉松运动员和国外比赛运动员的主要差距表现在比赛后半程不能复制出前半程的成绩，导致这一不足的主要原因恰恰是脂肪供能的不足。有研究表明，经过脂肪供能专项训练的运动员呼吸循环系统转运氧的能力有所提高，肌肉线粒体氧化脂肪的能力增强，因而运动员的脂肪氧化分解能力增强，运动时能够更好的动员脂肪氧化供能的比例，可以更好的节约糖原的消耗。这也正是现在许多教练员在训练中忽视的重要一点。
提高脂肪供能能力的训练，一般训练手段通常采用训练时间为 50～75min（每公里时间为 4min30s～3min50s）、负荷强度控制在 90％无氧阈速度进行训练。而结合马拉松专项的训练手段通常为训练时间2h15min～2h30min（每公里时间为 4min～3min50s），训练量选择25km、30km、35km和 38km（每公里时间为 4min～3min50s）。
运动时糖、脂肪作为能源物质的供能比例主要取决于运动强度和运动持续时间的变化。小强度运动时，机体更多趋向于利用脂肪供能；大强度运动时，机体则更趋向于利用糖进行供能。在马拉松训练中，脂肪供能训练更好地动员了脂肪的供能比例。同时，为了避免脂肪供能输出功率较低和糖的储备量较少的弊端，在糖脂协调供能的区间内找到脂肪供能比例和输出功率最大的区间进行专项训练，可以在节省糖原储备的前提下保证运动员的比赛速度。
经研究发现，糖脂协调供能的训练通常控制在血乳酸为 2mmol／L的训练强度以上，并且控制在无氧阈强度以下，训练同时可以用运动中的心率对运动员的训练强度进行监控，即最大摄氧量强度的 70％～80％左右。训练量的选择也应该控制在有氧阈和无氧阈之间，若跑动距离过短，训练达不到更好的动员脂肪供能；若距离过长，则无法保证脂肪的输出功率达到最大。因此应将训练量控制在马拉松比赛距离的半程21km以内，而且在无氧阈的训练量 15km以上较为适宜。通常训练量可以选择 16km、18km和 20km的持续跑。
在马拉松训练中，当运动的强度逐渐增大到有氧代谢无法继续维持现有强度时，无氧代谢就占据了主要地位，血乳酸开始升高。我们通常将这个乳酸产生和消除的临界点称之为无氧阈。强化有氧代谢能力的训练是无氧阈速度的专项训练，他通过提高马拉松运动员专项手段的主要训练方法之一，特别是采用 97％～105％无氧阈速度的长距离跑的训练最为有效。在这种跑速下，使得大量肌肉得到募集，特别是募集快肌纤维的比例高，代谢活跃，动用氧的数量增多；而低于无氧阈跑速时，效果仅限于慢肌纤维。整个训练的过程中，血乳酸在 4mmol／L水平上下波动，人体最大程度利用糖与氧化供能并生成二氧化碳，此时有氧代谢效率最高，乳酸的产生与消除处于平衡状态的临界点，达到一个最高的稳态。跑的速度比血乳酸值 4mmol／L时相对应的速度快，通过这种专项训练，可增加快肌纤维Ⅱa型参与工作的比例，从而使这部分纤维的有氧代谢能力提高。这就使得肌肉在同一时期内有更多的氧可以利用，这也将引起无氧阈的提高。提高无氧阈的训练可以保持这个稳态是能够维持大运动量训练负荷的最大平均负荷。因此，就马拉松较长的比赛时间而言，进行强化有氧代谢能力的训练，以达到在最高供能水平上跑尽可能远的距离的目的。
马拉松运动员的无氧阈心率一般在 160～180bpm的范围内，而个体无氧阈血乳酸一般在 3～6mmol／L范围内。值得注意的是，无氧阈水平上的训练并不一定是固定在某一负荷上。这是因为，每个人的无氧阈不仅会因每日的机能状态不同而有所变化，而且在一个运动过程中随着运动量的增加而稍有改变。愈是高水平的运动员其无氧阈速度愈稳定，而水平较低的运动员则会随着运动量的增加，无氧阈速度将逐渐下降。
为了提高无氧阈水平，机体必须在无氧阈值的强度之上安排训练内容，所以训练时速度节奏的选择应高于比赛平均速度的 5％～15％（例如，马拉松成绩在 2h8min的男运动员，练习强度应为 2min55s／km～2min45s／km；2h28min的女运动员，练习强度应为 3min25s／km ～3min10s／km）。这可更多地动用与有氧供能相关的各供能机制，同时也部分地刺激乳酸的产生。
根据马拉松运动员竞技能力发展的重要性，首先要考虑的就是 20～40min（7～14km）维持在无氧阈速度水平上的持续快跑方法（或者称作长距离快跑）。对一个马拉松运动员而言，训练有氧能力更好的方法是这一时期短距离的比赛，这演变出了不同的持续跑训练方法。跑的强度根据练习总量及跑的距离决定：短距离持续跑的练习及跑的距离总量少于长距离持续跑。之后，就要从较长距离的变速跑向中短距离的变速跑慢慢过度。
运动员的最大摄氧量受遗传因素的影响较大，通过长期系统耐力训练VO 2 max可以在原基础水平上提高 20％～25％。马拉松运动员最大摄氧量的水平明显高于非耐力项目运动员，在训练引起VO 2 max增加过程中，训练初期VO 2 max的增加主要依赖于心输出量的增大；训练后期VO 2 max的增加则主要依赖于肌组织利用氧的能力的增大。由此可见，训练能够提高VO 2 max水平，但更重要的是提高本人VO 2 max的利用率，后者的可塑性高于前者。通过最大摄氧量强度课的间歇训练以求达到改善运动员肌肉末梢组织的状况，提高运动员肌肉的最大有氧代谢水平以及代谢消除乳酸的能力，并使运动员适应比赛时内环境的变化，最终使运动员的专项比赛能力得到进一步提高。
提高最大摄氧量的训练主要目的是为了通过改善肌肉末梢组织的状况，提高运动员肌肉的最大有氧代谢水平以及代谢消除乳酸的能力，也是提高运动员有氧百分利用率的训练，并使运动员适应比赛时内环境的变化，最终使运动员的专项比赛能力得到进一步提高。最大摄氧量的训练通常采用间歇性训练，间歇训练的段落长度包括：5000m、3000m、2000m、1000m、500m、400m。目前训练中还采用一种称为“1分快 1分慢”的训练方法，类似于反复循环的变速跑（法特莱克训练法的变化形式）。这些训练方法一般采用 95％～110％最大摄氧量速度、96％～115％无氧阈速度或比赛速度进行训练。间歇性训练有两种模式：第一种是 95％～100％最大摄氧量速度训练，主要在平时训练中采用；第二种是 100％～110％比赛速度进行 60％左右比赛时间训练，主要在赛前强化阶段采用。其代表性的主要训练手段主要有（15～20）×400m、（15～20）×300m、4000m ＋1200m ＋3×400m ＋3×300m。其中，4000m＋1200m＋3×400m＋3×300m这种训练方式，是我国著名马拉松运动员白×在高原及赛前训练强化期提高最大摄氧量主要训练手段。
在平静或运动强度低于最大有氧代谢能力强度的时候，机体内血乳酸水平的产生速度将低于体内血乳酸的消除速度，血乳酸的水平保持在较低水平，一般都在 4mmol／L以下；当肌肉做功输出功率超过有氧代谢最大的输出功率，同时氧的供应不能满足代谢的需要的时候，血乳酸水平的产生速度将高于体内血乳酸的消除速度。随着运动时间的延长，有氧代谢提供的能量不能满足人体运动时的能量需要，糖酵解代谢水平迅速提高，乳酸大量累积。而乳酸生成量的减少、乳酸的弥散和分解的加快，这与马拉松运动员的运动能力密切相关。通过运动训练提高体内慢肌纤维工作的比例减少快肌纤维收缩的比例能减少血乳酸产生的数量；乳酸输送载体的增加能加快乳酸的输送速度；运动员最大摄氧量的提高、慢肌纤维中的毛细血管数量和密度、肌细胞内线粒体数量的增加、心肌型乳酸脱氢酶的高活性能加快体内乳酸的消除。
当乳酸在体内大量累积的时候，人体的神经系统、心血管系统、呼吸系统和肌肉系统等会发生一系列变化，运动员的主观感觉会非常不舒服。因此在平时训练过程中运动员有意识地进行一定时段内的大强度训练，能够提高运动员自我调控能力，进一步提升运动员的耐乳酸能力。另外，通过刺激运动员体内缓冲系统或营养手段，提高运动员的机体对乳酸的缓冲能力，增强运动员的抗酸能力可以提高运动员的耐酸能力。相同乳酸累积引起体液的酸化程度会降低，尽管运动员较长时间的维持较快的乳酸产生速率，也不会感到无法坚持比赛。
耐受乳酸能力一般是通过提高乳酸的缓冲能力和肌肉中LDH（乳酸脱氢酶）活性而获得的。因此，在训练中应当使血乳酸达到较高的水平。一般认为，在乳酸耐受能力训练时以血乳酸在 12mmol／L左右为宜，然后在重复训练时维持在这一水平上，以刺激身体对这一血乳酸水平的适应，提高缓冲能力和肌肉中LDH的活性。
在训练中，通常可采用 1min快加 1min慢的法特莱克跑。1min快跑使血乳酸达到 12mmol／L水平；然后采用 1min的慢跑使乳酸从骨骼肌运转至血液，在慢跑中又可消除一部分乳酸，从而使骨骼肌能维持重复运动，使运动员的主观感觉更好地适应乳酸堆积对人体各系统产生不适的影响。