Test wysiłkowy oparty jest na prostej zależności zmieniającego się zapisu elektrokardiograficznego od wzrastającego wysiłku fizycznego w warunkach prawidłowych i stanach chorobowych. Wysiłek fizyczny zwiększa zapotrzebowanie mięśnia sercowego na tlen. U osób zdrowych pokrywa je zwiększony przepływ krwi przez naczynia wieńcowe. U chorych z niewydolnością wieńcową istnieje pewien krytyczny poziom obciążenia wysiłkiem, powyżej którego dalsze zapotrzebowanie na tlen nie może być pokryte, a w zapisie EKG pojawiają się cechy niedokrwienia mięśnia sercowego.
Badanie umożliwia ocenę wydolności fizycznej organizmu. Badanie to zmuszając organizm do zwiększonej pracy, przy jednoczesnym monitorowaniu zapisu EKG i kontroli ciśnienia tętniczego krwi, pozwala ocenić wydolność układu krążenia. Jest pomocne w rozpoznawaniu i ocenie skuteczności leczenia choroby wieńcowej. Badanie jest również wykorzystywane do rehabilitacji chorych.
Badanie wykonuje się na ergometrze rowerowym lub bieżni ruchomej. Na klatce piersiowej badanego, po przygotowaniu skóry (wygoleniu włosów i odtłuszczeniu alkoholem lub benzyną), nakleja się elektrody, które łączy się następnie odpowiednio oznakowanymi kablami z urządzeniem rejestrującym zapis EKG. Na ramieniu badanego zakładany jest mankiet do pomiaru ciśnienia. Próba wysiłkowa na ergometrze rowerowym polega na stopniowym zwiększaniu obciążenia przy utrzymaniu stałej prędkości pedałowania, co daje badanemu wrażenie jazdy ze stałą prędkością pod coraz większą górkę. Próba wysiłkowa na bieżni ruchomej polega na stopniowym zwiększaniu szybkości przesuwu taśmy i wzrostu kąta jej nachylenia, co odbierane jest przez badanego, jako marsz coraz szybszym krokiem pod coraz większą górkę. Próbę wysiłkową przerywa się po osiągnięciu przewidywanej dla wieku częstości akcji serca, wystąpieniu dolegliwości lub pojawieniu się zmian w zapisie EKG, będących wskazaniem do przerwania badania. Wynik badania przekazywany jest w formie opisu, niekiedy z dołączonymi wykresami (zapisem czynności elektrycznej serca w wybranym czasie).