체육과학연구원(Korea Institute of Sport Science)은 지난 1980년 태릉선수촌에 설립된 스포츠과학연구소를 전신으로 해서 1989년에 창설됐다. 연구원의 주임무는 스포츠산업 육성 지원, 스포츠용품 개발, 체육 정보자료 개발, 체육 지도자 양성, 선진체육 조사 연구 및 국제대회 지원.
연구원은 연구관리실 정책개발실 스포츠산업실 정보전산실 전문체육실 등 5실과 연수부 행정지원부 등 2부로 구성돼 있으며, 이 중 전문체육실은 엘리트 체육의 방향과 목표를 정하고 선수들에 대한 체계적인 훈련을 맡는다. 현재 운동역학, 운동생리학, 체육측정평가, 운동영양학, 스포츠심리학 등 5개 분야에 15명의 연구원이 활동하고 있다.
전문체육실은 태릉선수촌의 선수촌장·지도위원·감독·코치와 분기에 1회씩, 올림픽이 있는 해는 월1회씩 만나 협의하는 훈련과학협의회를 갖는다. 협의회가 끝난 후에는 연구원들이 종목별로 지도자 및 선수들에게 강의하고 상담에 응한다.
전문체육실은 중점 지원 종목(양궁 배드민턴 펜싱 체조 유도 사격 탁구 태권도 레슬링)에서 제외된 여자 핸드볼과 역도 복싱 등의 가능성을 예측하고 추가시켜 아테네올림픽에서 큰 성과를 얻기도 했다.