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» в честь изобретателя. 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 из Лондона, объявивший в конце 1818 года о выпуске усовершенствованной модели.
Слово «велосипед» придумано французским изобретателем Жозефом Нисефором Ньепсом для обозначения усовершенствованного самоката Дреза, снабжённого седлом с изменяемой высотой.
Педали и седло к велосипеду Карла фон Дреза добавил в 1839 году шотландский кузнец Киркпат рик Макмиллан. Педали толкали заднее колесо, с которым они были соединены металлическими стержнями посредством шатунов. Велосипедист располагался между колёсами. Эта конструкция оказалась невостребованной.
В 1845 году англичанин Р. У. Томпсон запатентовал надувную шину, но она оказалась технологически несовершенной.
В 1862 году Пьер Лалман, 19-летний мастер по изготовлению детских колясок из Нанси (Франция), увидел «денди-хорз» и придумал оснастить его педалями — на переднем колесе.
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. Мишо догадался сделать раму велосипеда металлической. Поработав у Мишо-Оливье короткое время, Лалман отправился в Америку, где в ноябре 1866 года запатентовал своё изобретение.
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. Увеличением диаметра колеса конструкторы хотели добиться большей скорости велосипеда, так как чем больше диаметр колеса, тем большее перемещение можно совершить за один оборот педалей. Центр тяжести сместился вперёд и на большую высоту. Это сделало такой велосипед травмоопасным, что заставило некоторые фирмы поставить третье колесо сзади.
В 1867 году изобретателем Каупером была предложена удачная конструкция металлического колеса со спицами. В 1878 году английский изобретатель Лоусон ввёл в конструкцию велосипеда цепную передачу.
В 1898 году были добавлены механизм свободного хода и педальные тормоза. К концу XIX века появились стали появляться различные варианты велосипедов: складные, алюминиевые, лигерад — им управляли лёжа, тандемы.
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 репутацию безопасных, а слово rover во многих языках и поныне обозначает велосипед. Фирма «Rover» стала автомобильным концерном и просуществовала до 15 апреля 2005 года, когда была ликвидирована из-за банкротства.
В России безопасные велосипеды из-за одинакового размера обоих колёс получили название бисиклетов или бициклетов от (французского bicyclette), однако впоследствии это слово практически вышло из употребления.
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. 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 сталь варить 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.
В 1898 году 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»).