益生菌是活的非致病性微生物，当给予足够量的益生菌时，能保持微生物平衡，特别是在胃肠道。益生菌可以促进一般健康，间接地维持和/或提高成绩。益生菌已被证明可以降低腹泻的频率和持续时间，并刺激体液和细胞免疫；它们在体内和体外都显示出显著的抗氧化活性。大量训练和比赛引起的免疫干扰会增加对上呼吸道感染的易感性，并影响胃肠道，从而极大地影响性能。益生菌可有效降低对上呼吸道感染的易感性，并可降低其发病率和/或持续时间或严重程度，具体取决于运动类型、运动员训练状态以及补充剂的种类和持续时间。这些效应可以通过调节血清细胞因子和分泌性免疫球蛋白A（SIgA）以及先天性和适应性免疫细胞数量和活性的变化来解释。经常食用益生菌可以调节肠上皮细胞增殖，降低通透性，增加粘蛋白基因的表达，增加粘蛋白和抗菌肽的分泌，增强黏膜的屏障功能。Lamprecht等人在一项随机、双盲、安慰剂对照试验中分析了多种益生菌补充剂对休息时和剧烈运动后肠道屏障、氧化和炎症标志物的影响。他们发现zonulin，一种增强肠道通透性的标志物，在补充14周后下降到正常范围，而TNF-α 运动诱导的蛋白质氧化也受到积极影响。因此，益生菌的补充可以调节肠道屏障功能，氧化还原稳态，以及持续运动后的低度炎症。
Roberts等人研究了在长距离铁人三项比赛前12周多训练益生菌/益生元/抗氧化剂干预对娱乐运动员内毒素单位水平和胃肠道通透性的影响。他们将受试者分为三组：一组接受益生菌/益生元/抗氧化剂补充剂（LAB4ANTI），一组仅接受益生菌/益生菌补充剂（LAB4），第三组为安慰剂；在基线、赛前和赛后6天进行评估。赛前/益生菌补充剂（LAB4和LAB4ANTI）在赛后6天显著降低内毒素水平，但只有LAB4ANTI在赛前有效。即使在两个补充组中记录了更快的比赛时间，平均比赛时间也没有统计学上的显著差异。作者的结论是“联合使用多种益生元/益生元可降低内毒素单位水平，实验室通过GI调节和抗氧化保护的联合作用，具有潜在的加性作用。
研究表明，乳酸杆菌具有多种生物学效应，如鼠李糖乳杆菌CNCMI–4317能够调节细胞功能和维持、淋巴组织结构和发育以及免疫系统反应；此外，乳酸杆菌属，生产乳酸，乳酸铅利用细菌生产丁酸。
益生菌可能的致能和抗疲劳作用已被研究。Twk10已被证明能促进补充小鼠肌肉质量、性能和抗疲劳性的增加。在一项人体研究中，Huang等人分析了在力竭运动期间补充6周TWK10的效果。益生菌显著改善耐力表现和葡萄糖含量，表明TWK10有利于能量的获取。因此，除了众所周知的抗氧化作用外，补充的TWK10可能还有一种能产生抗疲劳的功能。然而，很少有研究关注乳酸杆菌（益生菌）及其与肠道微生物群的相互作用，以及可能的致能抗疲劳功能。Scheiman等人先前描述的关于Veillonella对运动成绩影响的结果表明，可以使用这些菌株作为补充来提高运动成绩。在类似的方向上，Soares等人]最近强调了补充布拉酵母菌（Sb）对宿主新陈代谢的益处。在这项研究中，作者评估了补充锑对Wistar大鼠在疲劳、递增速度运动中的耗氧率（VO2）、机械效率和有氧能力的影响，发现补充锑不会影响静息有氧代谢，但显著增加最大VO2和有氧运动。
在最受欢迎的益生菌中，kefir（KF）是一种从牛奶发酵中获得的富含乳酸发酵物的饮料，已被提出用于治疗高血压、胃肠道疾病、过敏、缺血性心脏病、疲劳和疲劳相关代谢物以及运动诱导的免疫抑制。KF能够降低血浆乳酸、氨和肌酸激酶（CK）水平，提高运动能力，对抗小鼠的身体疲劳，改变肠道微生物群组成。
已知益生菌可促进情绪状态和障碍的改善，益生菌介导的情绪状态改善可能会间接和积极地影响运动员的状况。Bravo等人对微生物群影响情绪和更普遍的中枢神经系统的机制进行了全面的综述。尽管很少有研究专门针对这一问题，但基于动物研究的普遍性，一些作者报告了肠道微生物群健康对影响表现的情绪障碍的有益影响，如焦虑和抑郁。Gruenwald等人研究了6个月服用益生菌复合维生素制剂对患有压力或疲劳的成年人的影响。结果显示，参与研究的人的一般状况有显著改善，其中压力感改善了41%。Messaoudi等人研究了补充瑞士乳杆菌和长双歧杆菌对健康人体志愿者的类似抗焦虑作用。作者报告说，30天的补充方案促进有益的心理反应。Rao等人调查了益生菌摄入对慢性疲劳综合征患者焦虑和抑郁的影响：与安慰剂组相比，八周食用干酪乳杆菌可显著降低焦虑评分。最后，据报道，补充多种益生菌对悲伤情绪的认知反应有积极影响。尽管这项研究的参与者没有心境障碍的诊断，但是那些在四周内食用益生菌的人显著降低了他们对悲伤情绪的认知反应，也就是说，这种情绪可能有利于发展为临床抑郁症。
至于动物研究，尽管仍需要更多的研究工作，类似于人类，但有一些证据表明肠道微生物群的健康和组成会影响动物的抑郁症状和行为。总的来说，相对较少的动物和人类研究结果表明，使用益生菌可能有益于情绪，特别是对有情绪障碍病史的个体。另一方面，也有研究表明，体力活动与压力水平之间存在相关性，体力活动通常会促进对情绪和情感状态的有益影响。从生物化学的角度来看，Gostner等人描述了体育锻炼与色氨酸水平之间的正相关关系：作者认为，体育锻炼可以增加色氨酸的水平，而色氨酸一旦被大脑吸收，可能会促进血清素的合成，随后导致情绪状态增加。总的来说，可以想象的是，将益生菌补充物与适当水平的体育锻炼相结合，以维持良好的微生物环境，可能会对情绪产生附加的（如果不是协同的）有益影响。
