Несколько лет спустя английским инженером Томпсоном были запатентованы надувные шины для велосипеда. Однако шины были технически несовершенны и не получили распространения в то время. Массовый выпуск велосипедов с педалями был начат в 1867 году. Пьер Мишо и придумал название «велосипед».
Велосипед был достаточно опасным из-за того, что центр тяжести был смещен к центру. Альтернативой «пенни-фартинг» были трехколесные самокаты, весьма распространенные в то время.
Изобретение металлического колеса со спицами является следующим важным шагом в эволюции велосипедов. Эта удачная конструкция была предложена изобретателем Каупером в 1867 году, и всего два года спустя у велосипедов появилась рама. В конце семидесятых годов англичанин Лоусон изобрел цепную передачу.
Rover — «Скиталец» — первый велосипед, похожий на современные велосипеды. Этот велосипед был сделан английским изобретателем Джоном Кемпом Старли в 1884 году. Спустя всего один год был налажен массовый выпуск этих велосипедов. Rover обладал цепной передачей, имел одинаковые по размеру колеса, место водителя было между передним и задним колесом.
Велосипед стал настолько популярен в Европе, что, например, в польском языке слово rover означает велосипед. Велосипед отличался от предшественника безопасностью и удобством. Производство велосипедов переросло в производство автомобилей, был создан концерн Rover, который просуществовал до 2005 года и обанкротился.
В 1888 году шотландцем Бойдом Данлопом были изобретены каучуковые шины, получившие широкое распространение. В отличие от запатентованных резиновых шин они были технически совершеннее и надежнее. До этого велосипеды часто называли «костотряски», с резиновыми же шинами езда на велосипеде стала более мягкой. Ездить стало намного удобнее. Девяностые года 19 века называли золотым веком велосипедов.
Годом позже были изобретены педальные тормоза и механизм свободного хода. Этот механизм позволял не крутить педали, когда велосипед едет сам. Примерно в это же время был изобретен ручной тормоз, но широко применяться он стал намного позже.
В 1878 году был сделан первый складной велосипед. В девяностых годах были изобретены алюминиевые велосипеды.
Первый рикамбент, велосипед, позволяющий велосипедисту ехать лежа или полулёжа, был изобретен в 1895 году. Через 9 лет концерн «Пежо» начал массовое производство рикамбентов. А в 1915 году для итальянской армии стали выпускать велосипеды с задней и передней подвеской.
В последующее десятилетие появились шарикоподшипники, они уменьшали трение между движущимися частями, конвейерные методы сборки, стальные трубы, двух- и трехскоростные колесные втулки, ножной тормоз и переключатель передач цепного привода. Первые механизмы переключения скоростей, возникшие в начале 20 века, были несовершенными. Заднее колесо оборудовали двумя звездочками — по одной с каждой стороны. Для того, чтобы переключить скорость, нужно было остановиться, снять колесо и перевернуть его. При этом цепь нужно было натянуть и зафиксировать. В 1903 году был изобретен планетарный механизм переключения скоростей, но он стал популярным лишь в тридцатые годы 20 века. Аналог сегодняшнего переключателя скоростей родом из 1950 года, его изобрел итальянский велогонщик и производитель велосипедов Туллио Кампаньоло.
Популярность велосипедов в 20 веке нельзя назвать стабильной. В начале века велосипеды стали менее популярными из-за развития автомобилестроения и доступности автомобилей. Но в конце шестидесятых велосипеды стали очень модными благодаря пропаганде здорового образа жизни.