Der Teil des Laufschuhs, der unmittelbaren Bodenkontakt hat, wird als Laufsohle bezeichnet. Die Laufsohle muss besonders robust sein, der ständigen Reibung standhalten und ein sicheres Laufgefühl auf unterschiedlichen Böden garantieren.
Ein Laufschuh alleine kann kaum den Ansprüchen unterschiedlicher Böden genügen, daher produzieren die Hersteller verschiedene Laufsohlen, die speziell für einen Untergrund geeignet sind. Laufschuhe, die von Cross- und Waldläufern benutzt werden, haben eine Laufsohle mit einem sehr ausgeprägten Profil, deren Griffigkeit durch Stollen oder Noppen unterstützt wird. Asphaltläufer hingegen entscheiden sich eher für einen Laufschuh mit einem Blockprofil, das auf glatten Strecken besser greift als auf lockeren Böden.
Unabhängig von der Art der Strecke sind Laufsohlen mit Beugekerben oder Flexkerben, die sich im Vorfußbereich befinden, von Vorteil, da sie das Abrollen erleichtern und sich dem Untergrund besser anpassen. Das Abrollen wird zusätzlich durch einen abgeschrägten Absatz im hinteren Bereich des Fußes unterstützt.
Um der starken Beanspruchung zu genügen, werden extrem belastete Teile der Laufsohle, wie zum Beispiel der Fersenbereich, aus Karbongummi hergestellt. Karbongummi gehört zu den härtesten Außenmaterialien. Dadurch nutzt sich die Laufsohle langsamer ab, ist länger haltbar und bleibt auch bei sehr kalten Temperaturen flexibel.
Ein Nachteil von Karbongummi ist sein relativ hohes Gewicht und seine geringe Dämpfungseigenschaft, die zum Beispiel bei gasgetriebenem Gummi höher ist. Gummi, das durch Erhitzung gedehnt wurde, ist leichter und fängt den Fuß besser auf, allerdings ist es nicht so lange haltbar, wie das robuste Vollgummi.
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