La "periodizzazione non lineare" (NLP, da "non-linear periodization") o "periodizzazione ondulata" (UP, da "undulating periodization") è l'altro principale modello di "periodizzazione", e la sua elaborazione è dovuta al contributo di professionisti come lo scienziato russo Yuri Verkhoshansky e il coach canadese Charles Poliquin. Piuttosto che impostare una progressione lineare aumentando e riducendo progressivamente le variabili, la NLP/UP varia il volume e l'intensità di allenamento (assieme ad altre variabili) in brevi periodi di tempo, e questo può verificarsi da allenamento ad allenamento o di settimana in settimana. In altri termini, il volume e l'intensità di allenamento sono aumentati e diminuiti su base regolare. Il metodo quindi si basa sul concetto che tali variabili vengono alterate con maggiore frequenza (giornaliera, settimanale, bisettimanale ecc) per consentire al sistema neuromuscolare più frequenti periodi di recupero, distinguendosi ampiamente dal metodo tradizionale in cui l'intensità aumenta e il volume diminuisce progressivamente con l'avanzare le mesociclo. Le fasi specifiche sono molto più brevi, fornendo più frequenti cambiamenti di stimolo che possono essere altamente favorevoli per i guadagni della forza e dell'ipertrofia. Diversamente dal tradizionale modello lineare, la NLP/UP coniuga in un breve ciclo (anche nell'arco di una sola settimana) allenamenti volti allo sviluppo di due o più qualità che devono essere sviluppate, come ad esempio la potenza e l'ipertrofia. Esistono poi ulteriori sottocategorie di "periodizzazione ondulata": Kraemer e Fleck hanno ampliato il concetto di NLP includendo la "periodizzazione non lineare pianificata" (PNLP, "planned non-linear periodization") o "flessibile" (FNLP, "flexible non-linear periodization"), mentre altri ricercatori facevano una distinzione tra "periodizzazione ondulata giornaliera" (DUP, "daily undulating periodization") o "ondulata settimanale" (WUP, "weekly undulating periodization").