Mokslas, tiriantis judėjimo ir skirtingų jėgų, veikiančių kūną tiek viduje, tiek išorėje, poveikį, vadinamas biomechanika. Kaulų biomechanika tiria dinamiką ir pasekmes arba tai, kaip kaulai reaguoja, kai susiduria su pokyčiais. Pokyčiai, kurie gali atsirasti viduje, gali svyruoti nuo įvairių raumenų grupių susitraukimo, spaudžiant kaulus, iki kaulų struktūros pakitimų, tokių kaip nenormalūs sąnarių išsikišimai, atsirandantys dėl artrito. Išorinės jėgos gali svyruoti nuo tokių dalykų kaip bandymas pakelti sunkų daiktą iki paviršiaus pokyčių einant.
Kaulo sudėtis, stiprumas, ilgis, sveikata ir padėtis kūne turi įtakos kaulo biomechanikai, taigi ir jo mechaniniam funkcionavimui. Kitaip tariant, galūnių kaulai arba rankų ir kojų kaulai yra atsparesni ir greitai prisitaiko prie pokyčių, nes yra labiau pripratę prie vidinių ir išorinių svyravimų nei kaulai, esantys giliau kūno viduje, pavyzdžiui, šonkauliai. Didesnio tankio kaulai, tokie kaip šlaunikaulis ar šlaunies kaulai, geriau atsparūs streso veiksniams nei mažesni, plonesni plaštakos ar pėdos kaulai, todėl yra mažesnė tikimybė susižaloti dėl per didelio streso.
Kaulo vientisumas taip pat vaidina svarbų vaidmenį kaulo, kurį sudaro keli skirtingi audinių tipai, biomechanikoje. Ši struktūra apima kompaktišką kaulą, kitaip dar vadinamą sukietėjusiu išoriniu apvalkalu, taip pat kempinę audinį, minkštesnį, šiek tiek „oringą“ audinį kompaktiško kaulo viduje, kuriame yra tokios struktūros kaip kraujagyslės ir kaulų čiulpai. Didžioji dalis tvirtos kaulo struktūros vadinama kaulo matrica. Kaulo matricos pažeidimai gali būti patiriami dėl tam tikrų sužalojimų, sveikatos būklių arba gali atsirasti natūraliai, kūnui senstant, gali sumažėti bendra kaulo vienybė ir susilpnėti jo gebėjimas reaguoti į nuolatinius pokyčius. Šis pažeidimas, dažniausiai pasireiškiantis mikroplyšimais arba smulkiais kaulo paviršiaus įskilimais, gali susilpninti jo vientisumą ir padidinti lūžių ar kaulų lūžių tikimybę, kai ant jo atsiranda stresinių veiksnių.
Kita vertus, kaulo biomechanika arba jo gebėjimas reaguoti į pokyčius priklauso nuo kaulo gebėjimo nuolat atnaujinti arba dauginti naujas ląsteles – mechanizmą, vadinamą remodeliavimu. Šis procesas iš esmės gali padėti atstatyti pažeistas kaulo ląsteles ir priklauso nuo tam tikro streso raumenų susitraukimų ir kaulo apkrovos ar jėgos pasikeitimo. Pavyzdžiui, kai dėl lūžio pakinta kojos kaulo biomechanika, pradiniam gijimo procesui paprastai reikia, kad galūnė neveiktų jokios jėgos. Kai kaulas pradeda gyti, gali prireikti tam tikro svorio, kad kaulas atsistatytų.