Прототипы велосипеда – четырехколесные повозки-самокаты – строились изобретателями разных стран: Г. Гантшель (Германия, 1649 год), Р. Ла Рошелли (Франция, 1693 год), Л. Шамшуренков (Россия, 1752 год), Овенден (Англия, 1761 год) и др.

Первый двухколесный велосипед с педалями, большим ведущим передним колесом и малым задним построил в России крепостной мастер E. М. Артамонов. На этом велосипеде в 1801 году он проехал от Верхотурья (под Пермью) до Петербурга. В 1808 году в Париже появился двухколесный велосипед без рулевого управления: движение осуществлялось отталкиванием ногами от земли. Карл Дрез фон Сауэрброн (Германия) в 1815 году снабдил этот велосипед рулевым управлением и в 1818 году зарегистрировал первый патент на велосипед.

В 1850-е годы немецкий механик Ф. М. Фишер приделал к переднему колесу шатуны и педали. Так сложилась модель велосипеда «boneshaker» («костотряс») – тяжелая жесткая конструкция с равновеликими деревянными колесами, усиленными железными обручами. Со временем деревянные колеса были заменены колесами с тонкими металлическими ободами, проволочными спицами и сплошными резиновыми шинами. Для повышения скорости движения был увеличен диаметр ведущего колеса. Появился велосипед новой конструкции – «паук», у которого диаметр переднего (ведущего) колеса иногда достигал 180 сантиметров, а заднего – 30 сантиметров. Этот тип велосипеда просуществовал около 20 лет.

В 1893 году в Англии был создан велосипед «safety» («безопасный»), в общих чертах сохранившийся до настоящего времени. В конце XIX века в конструкцию велосипеда ввели цепную передачу, шарикоподшипники, пневматические шины, свободный ход и механизм переключения передач. Тогда же началось промышленное производство велосипедов.

С 1818 года по наше время зарегистрировано более 30 тысяч патентов на велосипед и его комплектующие. Этот перечень продолжает постоянно пополняться.