Médicos, fisiologistas, bioquímicos, psicólogos e até profissionais envolvidos com exercício físico estão recentemente aumentando seus interesses pela dinâmica não-linear, uma teoria científica desenvolvida principalmente por matemáticos, que é genericamente conhecida por Teoria da Complexidade. Embora poucos trabalhos em Educação Física e Esporte utilizem esse paradigma para solucionar seus problemas, nota-se um crescente interesse por esse mesmo enfoque, principalmente em relação aos efeitos do exercício físico sobre mudanças na variabilidade e complexidade de séries temporais fisiológicas. Geralmente, tais mudanças se revelam na forma de queda em seu comportamento temporal, denotando diminuição na complexidade do organismo ou de componentes envolvidos especificamente na sua regulação. De acordo com a Teoria da Complexidade, por enfatizar interações não-lineares existentes em sistemas biológicos, verifica-se que não é importante apenas a elevação (supercompensação) de componentes do organismo com a prática de exercícios físicos, mas também aqueles que atrofiam (descompensação) paralelamente, porque podem contribuir para a ocorrência de perda de sincronia na funcionalidade desses sistemas. Assim, em oposição à ênfase que se dá no treinamento físico à repetição monótona de atividade física intensa e voltada para efeitos específicos positivos, que invariavelmente leva à simplificação do organismo, recomenda-se maior variação qualitativa e quantitativa nos exercícios praticados. O objetivo é preservar sua complexidade natural ou impedir que ocorra diminuição rápida com o envelhecimento. A presente revisão tem por objetivo, além de descrever a possível perda de complexidade com o treinamento físico, discutir alguns conceitos da Teoria da Complexidade de modo introdutório, com particular ênfase em tópicos envolvendo saúde e desempenho físico.