Objetivo: Evaluar el impacto de una prueba de umbral de potencia funcional (FTP) sobre los indicadores de regulación autonómica cardiaca en ciclistas de alto rendimiento. Métodos: Se reclutó a un total de 12 ciclistas de élite masculinos (edad media 36.1 ± 11.2 años). Se midieron los parámetros de composición corporal mediante bioimpedanciometría y la variabilidad de la frecuencia cardiaca (HRV) antes y después de la aplicación de la evaluación del FTP. Resultados: Observamos que un mayor índice del sistema nervioso simpático (SNS) e índice de estrés basalmente se correlacionaron con una menor disminución de la actividad del sistema nervioso parasimpático (PNS) en respuesta a la prueba FTP (rho = 0.69, p = 0.013). En cuanto a los parámetros morfológicos, el índice músculo esquelético (SMI) fue el único que se correlacionó inversamente con el ∆PNS (rho = -0.69, p = 0.02) mientras que el índice músculo-hueso (MBI) mostró una correlación positiva con ∆SNS (rho = 0.82, p = 0.001). En los modelos totalmente ajustados encontramos que la relación cintura-cadera (beta = 7.90, CI95%[4.16, 11.63], t(8) = 4.88, p = 0.001) y el SMI influían significativamente en el ∆PNS (beta = -1.38, CI95%[-1.84, -0.92], t(8) = -6.94, p < 0.001), mientras que el MBI (beta = 10.26, CI95%[8.10, 12.42], t(8) = 10.96, p < 0.001) y la interacción entre este último y la Potencia alcanzada durante el FTP influían en el ∆SNS (beta = -0.05, CI95%[-0.09, -4.99e-03], t(8) = -2.56, p = 0.033). Conclusión: Nuestros hallazgos indican que el SMI tuvo un efecto negativo sobre el ∆PNS, mientras que el MBI se correlacionó positivamente con el ∆SNS en ciclistas. Estos hallazgos sugieren que un mayor SMI y MBI podrían tener un impacto perjudicial en la respuesta autonómica cardíaca al ejercicio aeróbico máximo en ciclistas de alto rendimiento, como el FTP.