Первые упоминания о подобных механизмах встречаются уже в конце XVIII века, а неясные намёки находят даже в итальянских летописях середины 1400-х годов и в работах да Винчи. Современная хронология изобретений выглядит следующим образом:

• 1818 – фон Дрез патентует свой самокат, начинается распространение конструкции по Европе.
• 1840 – шотландский кузнец Киркпатрик Макмиллан добавляет к конструкции «машины для ходьбы» педали, но изобретение не расходится дальше окрестных деревень.
• 1860-1866 – парижанин Пьер Лалман (по другим источникам – Мишо) при ремонте самоката закрепляет на нём педали, в течение нескольких лет новое изобретение под названием «велосипед» выпускается его фирмой в объёмах 400 изделий в год.
• 1869 – проходит первая гонка по территории Франции.
• 1870 – выпуск первого полностью металлического велосипеда.
• 1876 – первый байк с приводом на заднее колесо, эксперимент англичанина Г. Бейтса.
• 1879 – первый байк с цепным приводом, который создал изобретатель Г. Лоусон.
• 1885 – старт продаж велосипеда «Ровер», полного конструктивного аналога современного велосипеда.
• 1888 – первая пневматическая шина, придумал её изобретатель Дэнлоп из Шотландии.
• 1915 – под маркой Bianchi в бельгийскую армию поступают первые велосипеды с двумя подвесами.

Далее обновления не изменяют форму изобретения, лишь добавляют новые скоростные и эргономические факторы.

Сведения о велосипедах и самокатах до 1817 года сомнительны. Так, рисунок двухколёсного велосипеда с рулём и цепной передачей, приписываемый Леонардо да Винчи, или его ученику Джакомо Капротти, по мнению многих, является подделкой^[1]. На витраже в церкви Св. Егидия в английской деревне Stoke Poges изображена человеческая фигура на чём-то вроде самоката^[2], которую Н. Певзнер называет «изображением потешной лошадки, выполненным в XVII веке (C17representation of a hobby horse)».^[3] Самокат якобы 1791 года, приписываемый графу де Сивраку (Comte de Sivrac) — фальсификация 1891 года, выдуманная французским журналистом Луи Бодри. В действительности никакого графа де Сиврака не было, прототипом его стал Джин Хенри Сиврак, получивший в 1817 годуразрешение на импорт четырёхколёсных экипажей.^[4][5][6]

Легендой, скорее всего, является и история^[7] о крепостном крестьянине-умельце Ефиме Артамонове родом с Урала, из Тагильского заводского посёлка (ныне город Нижний Тагил), который якобы сконструировал велосипед примерно в 1800 году. Согласно этой легенде, изобретатель совершил успешный пробег на своём велосипеде из уральского рабочего посёлка Тагильского заводского посёлка в Москву (около двух тысяч вёрст). Это был первый в мире велопробег. В сие путешествие крепостного Артамонова послал его хозяин — владелец завода Акинфий Демидов, который возжелал удивить царя Александра I «диковинным самокатом» ("Велосипед Артамонова"). За изобретение велосипеда Артамонову со всей его семьёй и всем потомством была дарована свобода от крепостной зависимости. Велосипед Артамонова якобы хранится в Краеведческом музее Нижнего Тагила. Как показал химический анализ железа, велосипед из нижнетагильского музея оказался самоделкой конца XIX века (сделан не ранее 1870 года), выполненной по английским образцам ^[8][9][10]. Что касается самого Артамонова, то он впервые упоминается в книге В. Д. Белова «Исторический очерк уральских горных заводов» (издание 1898 г., Санкт-Петербург): «Во время коронования императора Павла, следовательно в 1801 г., мастеровой уральских заводов Артамонов бегал на изобретённом им велосипеде, за что по повелению императора получил свободу со всем потомством». В действительности Павел I короновался в 1797 году, а в 1801 — Александр I. Белов не приводит никаких ссылок на документы, подтверждающие его поразительную находку. Не найдены они и впоследствии. Никаких упоминаний об Артамонове не удалось найти ни в камер-фурьерских церемониальных журналах 1796, 1797 и 1801 годов, ни в «повестке по случаю кончины Его императорского величества государя императора Павла Петровича», ни в описании коронации Его императорского величества Александра Павловича, ни в «Списке о всех милостях, излиянных покойным государем Павлом I в день его коронации 5 апреля 1797 года», ни в архивах канцелярии Н. Н. Новосильцева, созданной в 1801 году и занимавшейся рассмотрением технических изобретений, ни в подборке материалов о крепостных изобретателях, публиковавшейся в «Отечественных записках» П. П. Свиньина (1818—1830). Не найдено и никаких других документов, которые бы подтверждали рассказ Белова.

Прототипом легенды, возможно, послужили крепостной изобретатель Е. Г. Кузнецов-Жепинский, действительно получивший вольную (вместе с племянником Артамоном) в 1801 году за свои изобретения. Однако Кузнецов сконструировал не велосипед, а дрожки с верстометром и музыкальным органом.

Эволюция велосипеда

Велосипед с деревянными колёсами в стиле середины XIX века.

Велосипед Мишо

Дрезина 1817 года

1817 и далее

В 1817 году немецкий профессор барон Карл фон Дрез из Карлсруэ создал макет, а в 1818 запатентовал первый двухколёсный самокат, который он назвал «машиной для бега» (Laufmaschine). Самокат Дреза был двухколёсным, снабжён рулём и выглядел в целом, как велосипед без педалей; рама была деревянной. В английском и французском языках изобретение назвали дрезиной (соответственно Draisine и draisienne) в честь изобретателя.^[11]. Через некоторое время изобретение стало популярным в Великобритании, где его прозвали «денди-хорз». Многие британские производители карет стали выпускать свои самокаты; самым заметным из них стал Денис Джонсон (Denis Johnson) из Лондона, объявивший в конце 1818 о выпуске усовершенствованной модели.^[12] Слово «велосипед» (vélocipède) придумано французским изобретателем Жозефом Нисефором Ньепсом для обозначения усовершенствованного самоката Дреза, снабжённого седлом с изменяемой высотой.^[13]Возможной причиной изобретения стало то, что предыдущий, 1816 год был «Годом без лета». Тогда из-за извержения вулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава почти все Северное полушарие постигла самая сильная климатическая аномалия в истории, что катастрофически сказалось на урожае, вызвало голод и снизило поголовье лошадей.^[14]

В 1839—1840 годах кузнец Киркпатрик Макмиллан в маленькой деревушке на юге Шотландии усовершенствовал изобретение Дреза, добавив педали и седло. Таким образом, Макмиллан создал велосипед, похожий на современный. Педали толкали заднее колесо, с которым они были соединены металлическими стержнями посредством шатунов. Переднее колесо поворачивалось рулём, велосипедист сидел между передним и задним колесом. Велосипед Макмиллана опередил своё время и остался малоизвестным.

Велосипед Макмиллана

В 1845 году англичанин Р. У. Томпсон запатентовал надувную шину, но она оказалась технологически несовершенной.

В 1862 году Пьер Лалман (англ.), 19-летний мастер по изготовлению детских колясок из Нанси (Франция), увидел «денди-хорз» и придумал оснастить его педалями — на переднем колесе.^[15] Лалман ничего не знал о велосипеде Макмиллана, и на его машине педали нужно было крутить, а не толкать. В 1863 году Лалман перебрался в Париж, где смастерил первый велосипед, напоминающий современные.

В 1864 году лионские промышленники братья Оливье оценили потенциал машины Лалмана и в сотрудничестве с каретным инженером Пьером Мишо начали массовый выпуск «денди-хорзов» с педалями.^[16] Мишо догадался сделать раму велосипеда металлической. По некоторым сведениям, Мишо и придумал для устройства название «велосипед». Поработав у Мишо-Оливье короткое время, Лалман отправился в Америку, где в ноябре 1866 года запатентовал своё изобретение. Очевидно, Пьера Лалмана и стоит считать фактическим изобретателем велосипеда.

Велосипед «пенни-фартинг» в стиле XIX века

С 70-х годов XIX века стала приобретать популярность схема «пенни-фартинг». Название описывает соразмерность колёс, ибо монета пенни была намного больше фартинга. На втулке «пенни» — переднего колеса, были педали, и седло ездока было почти прямо сверху от них. Большая высота сидения и центр тяжести, смещённый к переднему колесу, делали такой велосипед весьма опасным. Альтернативой им были трёхколёсные самокаты.

Здесь ездок помещается на седле, расположенном прямо над большим колесом, от 130 до 160 см диаметра, а маленькое колесо расположено сзади. На неровной дороге такие В. опасны: ездок неудержимо опрокидывается головой вперед, если под колесо попадет какое-либо препятствие, способное значительно замедлить его движение. Поэтому придумали помещать седло далее назад и пониже; тут нужен уже очень сильный толчок, чтобы приподнять ездока и перекинуть его вперед. Но если ось отодвинута далеко вперед, то ездок не может действовать на педали с полною силою

Велосипед Лалмана, 1865 г.

В 1867 году изобретателем Каупером была предложена удачная конструкция металлического колеса со спицами. В 1878-м году английский изобретатель Лоусон ввёл в конструкцию велосипеда цепную передачу.

Первый велосипед, похожий на используемые в наши дни, назывался Rover — «Скиталец». Он был сделан в 1884 году английским изобретателем Джоном Кемпом Старли и выпускался с 1885 года. В отличие от велосипеда «пенни-фартинг», Ровер обладал цепной передачей на заднее колесо, одинаковыми по размеру колёсами, и водитель сидел между колёсами. Велосипеды такой конструкции получили название безопасных (Safety)^[17], а слово Rover во многих языках и поныне обозначает велосипед (польское Rower, белорусское Ровар, западноукраинское Ровер [Ров`эр]). Фирма Rover стала огромным автомобильным концерном и просуществовала до 15 апреля 2005 г, когда была ликвидирована из-за банкротства. В России безопасные велосипеды из-за одинакового размера обоих колёс получили название бисиклетов^[18] или бициклетов^[19] от (французского bicyclette), однако, впоследствии это слово практически вышло из употребления^[20].

Велосипедная прогулка. Акварель. Около 1887 г.

В 1888 году шотландец Джон Бойд Данлоп изобрёл надувные шины из каучука. Они были технически совершеннее, чем запатентованные в 1845 году, и получили широкое распространение. После этого велосипеды избавились от клички «костотрясы». Это изобретение сделало езду на велосипедах намного удобнее, что способствовало их популяризации.^[21] 1890-е годы назвали золотым веком велосипедов.

Хотя велосипеды 1890-х во многих отношениях были похожи на современные, но, так как они обычно делались из ржавеющей стали (нержавеющую стальварить ещё не умели) и не были покрашены, то требовали трудоёмкого ухода (чистка, смазка, промывание бензином или керосином) после каждой поездки. Описание «обычной чистки велосипеда» в книге 1895 года занимает 4 страницы.^[22]

В 1898 были изобретены педальные тормоза и механизм свободного хода, позволявший не вращать педали, когда велосипед катится сам. В те же годы изобрели и ручные тормоза, но широкое применение они нашли не сразу.

Первый складной велосипед сделан в 1878 году, первые алюминиевые — в 1890-х годах, а первый лигерад (иногда называемый рикамбент, велосипед, на котором можно ездить в лежачем положении) — в 1895 году (а в 1914 году началось массовое производство лигерадов фирмой «Пежо»).

Велосипед «Старт-шоссе», выпускающийся с советских времён на Харьковском велосипедном заводе.

К началу XX века относятся первые механизмы переключения скоростей. Однако они были несовершенными. Одним из первых способов переключения скоростей, применяемых на спортивных велосипедах, было оборудование заднего колеса двумя звёздочками — по одной с каждой стороны. Для переключения скорости надо было остановиться, снять заднее колесо и перевернуть его, вновь зафиксировав и натянув цепь. Планетарный механизм переключения передач изобретён в 1903 и стал популярным в 1930-е годы. Переключатель скоростей в том виде, в каком он применяется сегодня на большинстве велосипедов, изобретён лишь в 1950 г. известным итальянским велогонщиком и производителем велосипедов Туллио Кампаньоло (Tullio Campagnolo).

Велосипеды продолжали совершенствоваться и во второй половине XX века. В 1974 году началось массовое производство велосипедов из титана, а в 1975 — из углепластика. В 1983 году был изобретён велокомпьютер. В начале 1990-х получили распространение системы индексного переключения скоростей.

В течение XX века интерес к велосипедам переживал свои пики и спады. Начиная примерно с 1905 года, велосипеды во многих странах, в частности в США, стали выходить из моды из-за развития автомобильного транспорта. Дорожная полиция часто относилась к велосипедистам как к помехе движению автомобилей. К 1940 году велосипеды в Северной Америке считались игрушками для детей. С конца 1960-х годов велосипеды снова вошли в моду в развитых странах, благодаря пропаганде здорового образа жизни и всеобщему осознанию важности экологических проблем.

В СССР в конце XX века наиболее распространёнными моделями велосипедов были (отсортированы по возрастанию размера): «Малыш», Дружок, Бабочка, Лёвушка, «Чемпион», Ветерок, Олимпик, Школьник, Орлёнок, Кросс, Кама, Десна, Салют, Уралец, Украина, «Минск», Аист, Урал, Турист, Спутник, Старт-шоссе. Существовало несколько моделей для детей с отсоединяемыми боковыми колёсами — «Дружок», «Конёк-Горбунок», «Мишка», «Лёвушка», «Оли

В 1869 году была проведена первая в мире междугородная велогонка. Участники соревновались на 135-километровой трассе Париж — Руан.

Победу одержал проживавший во французской столице 19-летний англичанин Джеймс Мур, который преодолел дистанцию за 10 часов 25 минут, включая время пешего подъема с велосипедом на крутые холмы. Тот же Мур полутора годами раньше победил и в первой в истории «камерной» велогонке в парке Сен-Клу под Парижем, на дистанции 1 200 м — от центральных ворот до главного фонтана.