Le 12 juin 1817, Karl Drais a 33 ans lorsqu'il parcourt en une heure les 14,4 kilomètres qui séparent Mannheim du relais de poste de Schwetzingen, dans le Bade-Wurtemberg. Baptisée Laufmaschine en allemand, c'est-à-dire littéralement « machine à courir », puis draisienne, l'engin est pourvu de deux roues, avec un siège et une roue avant comportant une direction à pivot.
C'est avec le brevet déposé quelques mois plus tard par un avocat français que le terme de vélocipède fait son apparition. Le brevet précise d'ailleurs que « le vélocipède est une machine inventée dans la vue de faire marcher une personne avec une grande vitesse, en rendant sa marche très légère et peu fatigante par l'effet du siège qui supporte le poids du corps qui est fixé sur deux roues qui cèdent avec facilité au mouvement des pieds ». L'appellation sera confirmée le 5 avril 1818 par le Journal de Paris pour annoncer une course dans le jardin du Luxembourg.

Après être tombé dans un relatif oubli, le vélocipède est relancé en 1861 grâce à l'artisan serrurier Pierre Michaux qui invente la pédale. Le « vélocipède-Michaux » ou michaudine coûte à l'époque plus de 250 francs, soit l'équivalent d'une année de salaire d'un ouvrier. L'engin connaît cependant un beau succès dans la haute société : le fils de Napoléon III se met en tête de convertir toute la cour au vélocipède, au point qu'on le surnomme « Vélocipède IV ».

Cadre en fonte au lieu du bois, frein, pignons et transmission par chaîne, plateau : les innovations se succèdent à grande vitesse jusqu’à l’arrivée du pneumatique perfectionné par l’Écossais John Dunlop. Ce pneu sera ensuite rendu démontable grâce aux frères Michelin. Enfin, c'est en 1908 que le dérailleur complète l’essentiel du dispositif, qui n’a guère changé depuis.