Anderson（n.d.）指出，在跑道或地面跑步的時候，腿部的循環動作，特別是後蹬的動作，會不斷把人體重心（center of m
ass）送前。反過來說，在跑步機上跑步時，腿部的循環動作只是不斷把人體重心固定於某一個位置，所以無論在力學或神經肌肉的動作模式上，在跑步機上跑步與真正在地面上跑步有很大的出入。因此，有些專家認為在跑步機上練習是違反了運動訓練理論中的專項性原則（Principle of Specificity），甚致會對跑步的效能（running economy）做成了負面的影響。另一方面，跑步機的擁護者則堅持跑步機有兩大優點，第一就是透過調校跑步機的傾斜度，可以模仿上坡跑（hill running）練習；第二就是可以更準確地設定跑步機運作的速度，方便進行步速（pacing）練習。早於 1970 年，Pugh 已著手研究在地面上和跑步機上跑步對氧氣需求的分別。Puge 發現，在跑步機上跑步時，跑速與攝氧量成直線（linear）關係；在地面上跑步時，跑速與攝氧量卻成曲線（curvilinear）關係。同時，Pugh 發現當跑速作相同單位的增加時，在地面上跑步時的攝氧量高於在跑步機上跑步時的攝氧量。Pugh 把這差異歸因於風阻
（air resistance）上，而這個論點亦非常有理據，因為風阻是與速度的平方成正比，所以當速度增加時，風阻便越加緊要，能量的消秏也就越加厲害。正如 Pugh 指出，當跑速為 21.5 千米 / 小時（約 6 米 / 秒 或 67 秒 / 400 米）時，能量消秏約為 8%，但當速度增加至 10 米 / 秒（即 10 秒完成 100 米）時，能量消秏便倍升至 16%。Anderson（n.d.）還引述了其他一些比較跑步機和地面上進行跑步練習的研究，以說明兩者的分別：
以同一步速（如 6 分鐘 / 英哩）作跑步練習，在跑步機上進行時，無論心率或攝氧量都會比在地面進行跑步時為低。同一速度之下，在瀝青（asphalt）地面上跑步，比在跑步機上跑步要消秏多 10% 的能量。
在低速度之下（3.35 與 4.88 米 / 秒，即 119 與 82 秒 / 400 米），無論在地面或跑步機上，運動
員（大學田徑及越野賽代表）的步長都大致一樣。當速度增加後（6.4 米 / 秒，即 62.5 秒 / 400 米），跑步機上的步長比在地面上跑時要多出約 5%。在上坡跑的情況下，這種速度與步長的關係無論在跑步機（在 6.4 米 / 秒時，步長多出 8%）或地面跑也大同小異；但在下坡跑時，無論速度為何，跑步機或地面跑的步長卻無多大的差異。不過，在跑步機上作高速跑時（6.4 米 / 秒），步長的增加也同時換來步頻的下降。此外，在跑步機上跑步時，由於要在高速運轉的輸送帶上保持穏定，著地後支撐階段的時間也明顯延長，因為發力的時間較為充分，所以步長較大，但步頻卻相對地下降。至於初參與跑步人士方面，無論男女，當跑步機的速度增加後（4.85 米 / 秒，即 82 秒 / 400 米），步長明顯小於地面跑（男性短了 3.2%，女性短了 10.2%），但步頻卻明顯上升（男性高了 3.4%，女性高了 10.9%）；所得結果與經驗運動員的表現剛巧相反。
在 100 米短跑方面，地面跑所導致的氧債高於（多 36%）在跑步機上跑，反映出地面跑會消秏更多腿部肌肉的能量儲備，因而跑步完畢後需要更多氧氣重新儲備能量物質。另一方面，短跑運動員在跑步機上卻可以嘗試到比地面跑的最佳時間更快的步速（8.5 米 / 秒提升至 10.5 米 / 秒，相當於 11.76 秒 / 100 米提升至 9.5 秒 / 100 米）。
從以上的研究結果可見，不同水平的運動員在跑步機上進行跑步練習時，都會自行調整步長與步頻，以致跑步的力學和動作都有別於在地面上跑，在生理學及訓練學的角度看，這都會違返了「專項性原則」，從肌動學習（motor learning）的角度看，亦有礙學習（跑步機上練習）的轉移（地面上跑步的表現）。因此，著重爭取好成績的跑步運動員，除非訓練課的目的是嘗試感受或練習比自己最佳成績更快的步速，否則都應該盡量在地面進行跑步練習。當然如果情況真的不許可（惡劣天氣、缺乏山坡），跑步機也不失為可行的跑步練習設施。
Anderson, O. (n.d.).
Is treadmill training useful for the serious athlete?
Peak Performance (Online).
Pugh, L. G. (1970).
Oxygen intake in track and treadmill running
with observations on the effect of air resistance.
Journal of Physiology, 207, 823-835.
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