Η διάγνωση, η αντιμετώπιση, η αποκατάσταση και η θεραπεία μυοσκελετικών τραυματισμών που συμβαίνουν συχνά σε αθλητές αλλά και σε άλλες κατηγορίες του πληθυσμού αποτελεί το κύριο αντικείμενο της εργασίας του. Πιο συγκεκριμένα, ο αθλητίατρος, βασιζόμενος στην επιστήμη της Αθλητιατρικής, ασχολείται με τη συντηρητική αντιμετώπιση των μυοσκελετικών τραυματισμών των αθλητών αλλά και κάθε αθλούμενου, όπου αυτή είναι δυνατή, χρησιμοποιώντας ειδικές μεθόδους θεραπείας. Ο κινησιολογικός, για παράδειγμα, τρόπος θεραπείας είναι μια σύγχρονη και ασφαλής μέθοδος που εφαρμόζει η σύγχρονη Αθλητιατρική και στηρίζεται στο γεγονός ότι τα μηχανικά ερεθίσματα (ειδικές ασκήσεις), παράγουν βιολογικό αποτέλεσμα. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται η επούλωση και αποκατάσταση των περισσότερων τραυματισμών χωρίς τη χρήση φαρμακευτικής αγωγής ή χειρουργικής επέμβασης. Τέτοιες θεραπείες μπορεί να αφορούν κακώσεις των μυών, τραυματισμούς των επάνω και κάτω άκρων (π.χ., διαστρέμματα, ρήξη συνδέσμων, τενοντοπάθειες κ.ά.), τραυματισμούς στον αυχένα και την πλάτη, κράμπες, πόνους στη μέση, στη σπονδυλική στήλη κ.ά. Για παράδειγμα, ο αθλητίατρος για να αντιμετωπίσει μηχανικά προβλήματα της σπονδυλικής στήλης, όπως είναι ο αυχενικός ή ο οσφυϊκός πόνος, εφαρμόζει τον κινησιολογικό τρόπο θεραπείας με βάση τον οποίο ο ασθενής εκτελεί ειδικές ασκήσεις που οδηγούν στη βιολογική απάντηση της τραυματισμένης περιοχής. Σε περίπτωση που αξιολογεί ότι η συντηρητική αντιμετώπιση δεν επιφέρει ικανοποιητικό αποτέλεσμα προβαίνει, σε συνεννόηση με τον ασθενή σε χειρουργική επέμβαση. Τέλος, εκτελεί διάφορες εργαστηριακές εξετάσεις (ακτινολογικές κ.ά.) για τη διάγνωση της ασθένειας και συνεργάζεται, όποτε κρίνεται αναγκαίο, με άλλους ιατρούς συναφούς ειδικότητας (π.χ., ορθοπεδικούς, φυσιοθεραπευτές, ιατρούς φυσικής ιατρικής και αποκατάστασης κ.ά.), για να καθορίσει την κατάλληλη θεραπευτική αγωγή.