La inmersión en agua fría provoca vasoconstricción, lo que conduce a un menor flujo sanguíneo localizado. Se cree que la temperatura fría activa las células nerviosas térmicas (nociceptores), lo que provoca un cambio en la actividad nerviosa simpática y, por lo tanto, es responsable de esta reducción del flujo sanguíneo. La reducción del flujo sanguíneo alrededor de los tejidos dañados inducida por la temperatura, provocada por el ejercicio extenuante, reduce los edemas y la actividad inflamatoria.

Disminución de la percepción del dolor se debe al efecto analgésico del agua fría. Por lo que la inmersión en agua fría conduce a una disminución de la velocidad de conducción nerviosa y de la excitabilidad, reduciendo así la comunicación de los nociceptores con el sistema nervioso simpático. En última instancia, esto conduciría a una reducción en la percepción del dolor.

Disminución en la percepción del dolor (efecto reducción de estres) está relacionada con la reducción de las vías inflamatorias, a saber: reducción de la sensibilización de los nociceptores, reducción del edema inducido por el ejercicio  y reducción del acceso a los glóbulos blancos. Es una combinación de efectos y, a menudo, se la menciona en la investigación como la principal razón fisiológica para mejorar la recuperación. En otras palabras la reducción o eliminación del estres mejora considerablemente la recuperación.

Los efectos de la presión hidrostática sobre el cuerpo durante la inmersión en el agua. Cuando un individuo se sumerge en el agua, está sujeto a los efectos de la presión hidrostática. Por cada metro de inmersión, el gradiente de presión aumenta en 74 mm Hg (mm Hg = milímetros de mercurio); esto es casi igual a la presión arterial diastólica típica (80 mm Hg). A medida que el gradiente de presión aumenta con la profundidad (es decir, cuanto más se profundiza, más presión se impone), esta presión hidrostática provoca una acción de compresión hacia adentro y hacia arriba en el cuerpo. Es este mecanismo el que provoca los efectos de la flotabilidad. La flotabilidad reduce la carga gravitatoria sobre el cuerpo, lo que significa que objetos como el cuerpo humano pesan menos cuando están en el agua.