Η ιστορία του ποδηλάτου είναι στην πραγματικότητα λίγο θολή, κάτι που είναι μάλλον αξιοσημείωτο αν σκεφτεί κανείς το γεγονός ότι το ποδήλατο αναπτύχθηκε τον 19ο αιώνα, μια πολύ καλά τεκμηριωμένη περίοδο της ιστορίας. Αυτό που είναι σίγουρα γνωστό για την ιστορία του ποδηλάτου είναι ότι σημαδεύτηκε από μια σειρά λανθασμένων εκκινήσεων πριν οι άνθρωποι αναπτύξουν τελικά το ποδήλατο στη σύγχρονη μορφή του και ότι τα ποδήλατα δεν έχουν αλλάξει πολύ από τα τέλη του 1800, πέρα από τις εξελίξεις της κοπής- ακραία υλικά για να κάνουν τα ποδήλατα πιο αποτελεσματικά.
Η παλαιότερη έκδοση του ποδηλάτου αναπτύχθηκε στα τέλη του 1700 ως «μηχανή περπατήματος». Αποτελούνταν βασικά από ένα πλαίσιο ποδηλάτου που το περπατούσαν, αντί να το πετάλιζαν. Αυτή η μάλλον άσκοπη συσκευή δεν ήταν πολύ μεγάλη επιτυχία, κυρίως επειδή ήταν δύσκολο να διαχειριστεί σε επιφάνειες εκτός από λεία πεζοδρόμια ή χαλίκια, αλλά σαφώς ενέπνευσε ορισμένους επίδοξους εφευρέτες.
Στη δεκαετία του 1860, Γάλλοι εφευρέτες ανέπτυξαν το velocipede, μια παραλλαγή με πετάλι στη μηχανή βάδισης που ήταν περισσότερο γνωστή με το αφιλόξενο όνομα «boneshaker», μια αναφορά στην τραχιά κίνηση σε ένα velocipede. Τα πεντάλ βρίσκονταν στον μπροστινό τροχό, με τον αναβάτη να ξαπλώνει ελαφρά για να κάνει πετάλι στο ποδήλατο, και οι τροχοί ήταν κατασκευασμένοι από σφυρήλατο σίδερο και ξύλο, τηλεγραφώντας κάθε χτύπημα στο δρόμο στον άτυχο αναβάτη.
Το boneshaker είχε ένα σαφές ελάττωμα πέρα από την άβολη οδήγηση: ήταν δύσκολο στο τιμόνι και κουραστικό να κάνεις πετάλι. Ως απάντηση σε αυτό το πρόβλημα, οι εφευρέτες ανέπτυξαν το ποδήλατο με ψηλούς τροχούς, γνωστό και ως φάρθινγκ, τη δεκαετία του 1870. Αυτό το ποδήλατο είχε έναν μεγάλο τροχό μπροστά και έναν μικρό πίσω, μετατρέποντας κάθε πάτημα των πεντάλ σε περισσότερη δύναμη και κάνοντας το ποδήλατο πιο αποτελεσματικό. Μερικές δημιουργικές παραλλαγές στο boneshaker περιελάμβαναν τρίκυκλα για γυναίκες και τετράτροχα ποδήλατα σε σειρά.
Τα Penny Farthings ήταν πιο αποτελεσματικά, αλλά ήταν επίσης επικίνδυνα και όχι πολύ άνετα στην οδήγηση, ακόμη και με ολομεταλλικό πλαίσιο. Η επόμενη σημαντική εξέλιξη στην ιστορία του ποδηλάτου ήταν η ανάπτυξη γραναζιών, που επέτρεψε στους εφευρέτες να δημιουργήσουν το ποδήλατο ασφαλείας. Τα ποδήλατα ασφαλείας είχαν δύο τροχούς ίδιου μεγέθους, με πεντάλ στη μέση στερεωμένα σε γρανάζια. Το ποδήλατο ασφαλείας είχε ένα κέντρο ισορροπίας που ήταν εύκολο να διατηρηθεί και ήταν εύκολο στο τιμόνι και στην οδήγηση, χάρη στη χρήση γραναζιών.
Με την εφεύρεση του ποδηλάτου ασφαλείας, η δημοτικότητα των ποδηλάτων άρχισε να εκρήγνυται και αυξήθηκε μόνο όταν κάποιος σκέφτηκε τη φωτεινή ιδέα του πνευματικού ελαστικού, δημιουργώντας μια ομαλή διαδρομή εκτός από μια ασφαλή. Η βασική μορφή του ποδηλάτου δεν έχει αλλάξει έκτοτε, αν και ορισμένα στοιχεία στο πλαίσιο έχουν μετακινηθεί και έχουν γίνει βελτιώσεις στο σύστημα μετάδοσης και στο φρενάρισμα για τη βελτίωση της απόδοσης και της ασφάλειας.
Τα σύγχρονα ποδήλατα έχουν σχεδιαστεί για διάφορους σκοπούς, όπως μετακίνηση, κασκαντέρ, ποδηλασία βουνού και φορτίο ή επιβάτες, με εξειδικευμένες εκδόσεις για άνδρες, γυναίκες και παιδιά. Το κόστος ενός ποδηλάτου έχει επίσης μειωθεί σημαντικά από τον 19ο αιώνα, με τα βασικά ποδήλατα να είναι προσβάσιμα στους περισσότερους καταναλωτές, αν και οι εκδόσεις υψηλών προδιαγραφών μπορεί να είναι αρκετά δαπανηρές.