A biomecânica humana como disciplina rigorosa é a fusão relativamente moderna das duas ciências antigas da fisiologia e engenharia. A investigação em biomecânica sempre existiu, desde os primeiros seres humanos que extraíram um osso de uma carcaça de animal e o usaram com sucesso para erguer uma pedra pesada sob a qual cavaram saborosos insetos. Não foi até a década de 1970, no entanto, com o avanço tecnológico na medição e computação eletrônicas, que os princípios mecanicistas se tornaram uma influência primordial na compreensão dos sistemas biológicos. A articulação do joelho humano, por exemplo, é rotineiramente modelada como, mesmo definida como, uma dobradiça ou alavanca mecânica. Essa abordagem da anatomia humana se estende a muitos campos variados além da medicina, incluindo desempenho atlético e design industrial.
Não é que o joelho humano não tenha sido analisado como dobradiça por fisiologistas anteriores que estudavam as estruturas e a função das partes do corpo. A engenharia mecânica é uma ciência prática na linguagem da matemática. Quando se tornou possível medir com precisão as muitas partes de um joelho e suas tolerâncias às forças mecânicas, era uma ponte fácil conectar esses números a equações de engenharia conhecidas que definem os atributos físicos de uma dobradiça ou alavanca. Tais medidas e cálculos, chamados biométricos, são usados para melhorar próteses, como articulações artificiais de substituição do quadril. A biomecânica humana é a tentativa de definir não apenas uma articulação óssea, mas todo o corpo humano – sua estrutura, design e funcionamento – como algo representável por simulação em computador.
O principal objetivo da biomecânica, como se aplica ao corpo humano, tem sido amplamente o de melhorar a saúde. Um exemplo disso é a avaliação da saúde cardiovascular do coração através de medições do fluxo sanguíneo e sua aplicação aos princípios de engenharia que governam a dinâmica de fluidos, o comportamento físico de líquidos. Uma das aplicações mais conhecidas da biomecânica humana é a cinesiologia, o estudo do movimento. Esta tem sido uma contribuição significativa para a indústria esportiva.
O princípio de engenharia chamado otimização determina os valores específicos de um sistema mecânico, como um motor a motor, para atingir um determinado estado, como eficiência ou tolerância a falhas. Com medidas relevantes de um determinado atleta e um modelo da biomecânica humana da corrida, é igualmente possível calcular sua forma ideal, passada e outros valores para uma chance no recorde mundial. Pelos mesmos métodos, pode ser demonstrado que a biomecânica correta para um arremessador de beisebol específico dita que sua bola rápida com dedos divididos deve ser jogada com mais flexão e menos estresse de torque na articulação do cotovelo. Tecnologias para medição e análise são o que impulsionou o campo moderno da biomecânica humana. Sensores como acelerômetros para medir velocidade, sistemas tridimensionais de câmera de captura de movimento em alta velocidade e computadores poderosos capazes de simular o desempenho de sistemas muito complexos são exemplos de ferramentas que permitem o estudo do corpo como um sistema mecânico.