即使经历了多年变迁，自行车的基本结构仍然不变：一个车架和两个车轮。然而，自从19世纪末「安全自行车」诞生以来，众多改良和技术进步共同造就了现代的自行车样貌。以下是自行车公路历史上最重要的七项技术创新，以及它们的起源与重要性。

©Nationaal Fietsmuseum Velorama

1. 安全自行车The safety bicycle

在十九世纪后期，如果你想拥有一辆自行车，那就得买一辆「高轮车」（penny farthing）。虽然这种车的速度很快（据报导，体能好的骑手可以保持时速达40公里），而且大前轮的惯性能帮助稳定，但它的基本设计非常危险，包括： 前轮过大重心过高、缺乏有效的煞车系统而且难以上下车。
为了解决这些问题，安全自行车应运而生，采用两个大小更接近的车轮，让骑手的双脚能接触地面，大大减少了上下车和停车的难度。最初，英国工程师Henry J. Lawson设计了一款使用脚踏杆驱动后轮的安全自行车，但很快被链条传动系统取代，这也是现今自行车的核心驱动方式。可以说，高轮车奠定了自行车竞速的雏形，但安全自行车让自行车变得更大众化和实用。

2. 充气轮胎

最早的自行车轮胎，是固定在高轮车轮边缘的实心橡胶带。
然而1887年，苏格兰发明家John Boyd Dunlop为了帮助儿子缓解骑行时因颠簸造成的头痛，发明了一套充气轮胎。这项发明最终促成了登禄普轮胎公司的成立，公司后来还在橡胶轮胎中加入坚固的帆布层来防止爆胎。但这些轮胎都无法拆卸。
1891年，法国企业家Édouard Michelin开发了一种可用夹子固定在轮框上的轮胎，这样一旦爆胎就可以拆下修理。此后出现了胶粘式管胎，随后发展出现在99%自行车上使用的开口式轮胎和内胎结合设计。

3. 快拆装置（quick release，QR）

快拆装置是由义大利自行车手Tullio Campagnolo于1927年发明的。在广泛使用后变速系统之前，更换齿轮需要将后轮拆下、翻转并重新安装。Campagnolo在比赛中因双手冻僵，无法快速拆卸后轮的螺栓，导致浪费了宝贵的时间，这一经历促使他发明了快拆装置，后来更成立自行车零件公司Campagnolo。
快拆装置简化了车轮的拆卸和安装过程，并且成为「Cambio Corsa」变速系统的核心，其中快拆装置的松紧调节还能帮助链条在飞轮间移动。