Ao adotar o modelo da cinética do consumo de oxigênio (V̇O2), presume-se que o ajuste metabólico para suprir a demanda energética muscular apresenta uma velocidade de resposta associada à capacidade de perfusão sanguínea, difusão gasosa e à inércia oxidativa na mitocôndria e, assim, à ativação tardia, ou prematura, de fontes anaeróbias de energia. Assim, a modelagem do custo energético durante esforços exaustivos pela cinética do V̇O2 no nado-atado poderia auxiliar na determinação de zonas de treinamento e testes alternativos de avaliação da aptidão aeróbia. O presente estudo abordou a aplicação de modelos bioenergéticos, com a intenção de obter uma referência metabólica representativa do perfil fisiológico de nado-atado em domínio severo do exercício. Dezesseis nadadores de 17,6 anos (±3,8), 175,7 cm (±9,2) e 68,4 kg (±10,6) executaram um teste incremental máximo (ITT) até a exaustão voluntária, atrelados à um sistema de polias com pesos livres. A carga (WL) progrediu a partir de 30%Fmax, com incrementos de 5% a cada minuto. Fmax (força máxima da braçada) foi avaliada por meio de uma célula de carga atrelada ao nadador por uma corda inelástica, durante um esforço máximo de 30s. A permuta gasosa pulmonar foi analisada respiração-a-respiração por uma unidade metabólica (CPET K4b2) acoplada à um snorkel específico. A descrição matemática da cinética do V̇O2 foi baseada na função exponencial de primeira ordem sem tempo de resposta (TD) para as transições à 100% iV̇O2max. O valor do V̇O2max atingiu 3418,5 ml×min-1 (±585,1) e a iV̇O2max correspondeu à 88,2 N (±13,7). As respostas fisiológicas e os valores da contribuição energética na transição à 100% iV̇O2max foram: pV̇O2max de 1,19 kW (0,20), sugerindo que a participação anaeróbia atingiu 20,3%. Esses resultados confirmam o perfil fisiológico para o nado-atado como similar àquele em nado-livre para desempenhos entre 2 a 3 minutos, que ressaltam a dependência de processos metabólicos anaeróbios e aeróbio máximos. Ainda, os ajustes fisiológicos evidenciados são similares aqueles hipoteticamente apresentados para a potência aeróbia máxima (= 18,8 W×kg-1 ou ~58,3 mlO2×kg-1×min-1), com constante de ajuste (τ) em ~ 32,3s. O domínio severo foi contextualizado no nado-atado, o que contribuí com sua validade, enquanto contexto metabólico para o planejamento do treinamento do atleta, bem como para avaliação da aptidão aeróbia por um protocolo prático, ou ainda enquanto instrumento de confirmação dos resultados obtidos por testes cardiorrespiratórios padronizados.