Описывая функциональное состояние как целостную реакцию организма и психики, в качестве основных элементарных структур или звеньев системы выделяются функции и процессы разных уровней, а именно: физиологического, психологического и поведенческого (Медведев, Леонова, 1993). На физиологическом уровне особое место занимают структуры, обеспечивающие двигательный и вегетативный компоненты состояния, для состояния утомления это уровень функциональной напряженности, дезорганизация функций, истощение физиологических (энергетических) ресурсов. На психологическом уровне состояние описывается характеристиками основных психических процессов – нарушение познавательных и психомоторных функций, снижение эмоционально-волевой устойчивости, ухудшение функций психической регуляции состояния и деятельности, возникновение отрицательных субъективных реакций и переживаний при развитии утомления. Для поведенческого уровня ведущими являются точностные и скоростные характеристики выполняемых действий, что при развитии утомления свидетельствует о снижении работоспособности и, в частности, о нарушении эффективности и надежности деятельности. Функциональное состояние (утомление) формируется благодаря совместному функционированию описанных звеньев системы, поэтому конкретное проявление в деятельности отдельных элементарных структур всегда взаимообусловлены (Медведев, Леонова, 1993).
Являясь продуктом активного взаимодействия организма с внешней средой в процессе деятельности, функциональное состояние представляет собой динамическое образование. Это положение в полной мере относится к состоянию утомления, которое в зависимости от характера работы, интенсивности и продолжительности воздействия рабочей нагрузки и других факторов внутренней и внешней среды имеет специфическую динамику развития в пределах рабочего цикла и восстановительного периода, а также в связи с возможным переходом от одной формы к другой (компенсированное острое и хроническое утомление).
Приведенные выше рассуждения позволили В.И Медведеву (1970) определить функциональное состояние как системную реакцию организма, выражающуюся в виде интегрального динамического комплекса наличных характеристик тех функций и качеств индивида, которые прямо или косвенно обуславливают выполнение деятельности.