人体剧烈运动会产生大量自由基，自由基与运动性疲劳、运动性肌肉损伤等有密切关系。富氢水选择性清除有害自由基和抗氧化损伤的特性，有助于预防和减轻剧烈运动带来的伤病。
苏州大学选取北京游泳队40名男性运动员进行了这方面研究。研究结论是：大强度游泳时运动员自由基生成会增加，抗氧化能力下降，出现脂质、蛋白质和 DNA损伤。运动员饮用富氢水可显著减轻大强度运动带来的上述氧化应激损伤尤其以运动前、中、后联合补充富氢水效果最好，显著优于运动中补充富氢水的效果。
湖南省体育科学研究所欧明豪等通过对18名女子柔道运动员的研究，发现补充富氢水能显著降低运动员大强度训练后自由基的升高，提高抗氧化酶活性，增强机体抗氧化能力，对于大负荷训练导致的机体脂质过氧化具有保护作用。说明加服富氢水可以减少剧烈运动后的不舒服感觉，富氢水适合用于健身锻炼时预防运动损伤。
国外学者也有不少研究报道。例如，一项来自日本的研究认为富氢水对运动员是非常好的饮品，运动前饮用富氢水能减少运动后体内乳酸水平，可以缓解肌肉疲劳和功能下降。再例如，塞尔维亚运动健康研究者Ostojic SM证明，饮用富氢水能预防柔道运动员剧烈运动后因乳酸增加所致的血液酸化。血液酸化会导致运动员疲劳，给运动员每天喝2L富氢水，可以使动脉血中二氧化碳和碳酸盐等减少，血液酸化减轻，有助于疲劳恢复。
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