La carrera en inclinación y en nivel en cintas de correr ha sido estudiada extensamente debido a sus diferentes respuestas cardiorrespiratorias y biomecánicas agudas. Sin embargo, no hay estudios que examinen los determinantes del rendimiento en la carrera al aire libre en terrenos montañosos. Nuestro objetivo fue investigar la influencia de la antropometría, la fuerza muscular y los parámetros espaciotemporales de la marcha y cardiorrespiratorios durante la carrera en nivel (0%) e inclinada (+7%) en el rendimiento en carreras de 5 km en nivel y en terrenos montañosos. Veinte corredores recreativos masculinos completaron dos pruebas de carrera al aire libre de 5 km (0% vs. +7% y -7%), y dos pruebas submáximas (10 km·h) e incrementales en cinta de correr en pendientes del 0 y 7%, después de evaluaciones completas en laboratorio. La velocidad en el consumo máximo de oxígeno (VOmax) evaluada en la inclinación del 7% y en la carrera en nivel en cinta de correr fueron los mejores predictores de rendimiento en condiciones tanto montañosas (R = 0.72; < 0.05) como en nivel (R = 0.85; < 0.01), respectivamente. La inclusión de datos ventilatorios y de frecuencia cardíaca submáxima mejoró los modelos predictivos hasta un 100%. Por el contrario, ninguno de los parámetros evaluados en una condición contribuyó a la otra condición. Los parámetros espaciotemporales y los niveles de fuerza de los corredores no estaban asociados con los rendimientos al aire libre. Estos resultados indican que el vVOmax evaluado en pendientes similares en el laboratorio puede usarse para predecir los rendimientos en carreras de 5 km tanto en terrenos nivelados como montañosos.