自転車のギア比を変える装置のこと。自転車には必ずしも必要な機能ではないが、動力の効率を大幅に向上させるので、ほとんどの競技用自転車には取り付けられている。大まかな分類としては外装式と内装式がある。一般に内装式は「ハブギア」、外装式のものはとくに「ディレーラー」と呼ぶ。
内装変速機は後輪のハブに内蔵され、遊星歯車機構の原理によりギア比を変更する。
外装変速機はクランク、後輪のハブに取り付けられた大小のスプロケットをチェーンをずらすことによってギア比を変更する装置のことで、クランク上のスプロケットを変更させるものを「フロントディレーラー」と、後輪のスプロケットを変更させるものを「リヤディレーラー」と呼ぶ。前者は一般車には取り付けられていないことが多い。外装型は大きさが異なる複数のスプロケットの間でチェーンを移動させ、ギア比を変更する。登場当時はシャフト型とパンタグラフ型の二つの形式があったが、現在はパンタグラフ型のみ。詳しくは変速機を参照のこと。
推進力を制御する装置で、自転車の安全性を司る。例外的に自転車の制御は固定ハブ（後述）ではペダリングで制御する方法もあるが、ここではフレーム外部に独立した制御装置「ブレーキ」について説明する。キャリパーブレーキ
前後輪の動きを止めるために双方につけられたブレーキ。ブレーキには、ゴム製などのブレーキパッドをリム側面に押し付け、回転を止めて制動するリムブレーキ、ハブに取り付け、直接ハブの回転を止めるハブブレーキと2種類がある。
形式によってキャリパーブレーキ、カンチレバーブレーキ、Vブレーキ（シマノの商標）、インターM（通称ローラーブレーキ。内拡式ハブブレーキの改良版で、シマノの商標）、コースターブレーキなどがある。一部のスポーツ車にはディスクブレーキを採用したものもある。軽快車（いわゆる「ママチャリ」）の後輪ブレーキは安価なバンドブレーキが採用されることが多いが、ブレーキ鳴きがひどいことと水が入った時にほとんど効かなくなることから、徐々にローラーブレーキが普及しつつある。
詳しくはブレーキを参照のこと。
走行機能とは関係のない装備。自転車本来の機能とは関係はないが、安全面から装着することが法令で義務付けられているものもある。
前照灯・尾灯・反射器材（リフレクタ）
ベル
どろよけ（マッドガード）
スタンド
バックミラー
一般的な自転車の基本的な構造についてはほぼ完成されたものとなっているが、構成する個々のパーツについては素材の変化などさまざまな進化が続いている。それらは更なる速度・安全性などの要求から生まれたものであるが、自転車にもまだまだ進化の可能性が残っていることをしめしている。
フレームの素材
車輪の変化
ブレーキ
サスペンション
タイヤ・チューブ
バルブ - 虫ゴムをなくし、空気漏れを軽減した英式
オランダやデンマーク、ドイツをはじめ西ヨーロッパ諸国では自転車の利用が非常に盛んである。自転車利用の進んだ国の多くでは、平坦な地形、雨が少ないなど自転車に適した環境がある。このほか欧米諸国では、1990年代以降自転車が環境や健康にもたらす効果を重視し、自転車を都市交通の重要な担い手と位置づけている。鉄道車両などの公共交通機関にそのまま自転車を持ち込むことができる場合も多い。
日本での自転車の使われ方は自転車の普及度が非常に高いにもかかわらず、先進国の中では非常に遅れているといえる。交通機関として自動車の代替となり得る環境は全く整備されていないのが実情である。詳しい問題点については日本の自転車#自転車にかかわる問題を参照のこと。
自転車を使う職業の代表は郵便配達だが、英国では1880年に自転車による郵便配達が始められ、現在でも約3万7000人の配達員が自転車を利用している。また新聞配達や出前など、自転車を使う職業は多い。自転車便など、都市部における輸送手段として利用されることもある。
英国の警察は1896年から自転車によるパトロールを始めた。日本の警察は自動車とバイクによるパトロールに切り替えているが、交通渋滞の激しい都心部では自転車の機動性を鑑みてあえて自転車によるパトロールをおこなっている場合もある。国によっては交通渋滞の多い都市で自転車パトロールを復活させるところもある（アメリカではニューヨーク、ロサンゼルス、サンフランシスコの各市警に「バイシクルユニット」という専従のチームがあり、「POLICE」のマーキングを入れた警察専用のMTBも製造されている）。
自転車と軍隊米空挺レンジャー制式車PARATROOPER（オプション装着車）
自転車が戦争に利用されたのはボーア戦争が始まりで、英軍・ボーア軍ともに斥候に自転車を使った。第一次世界大戦ではドイツ軍、フランス軍が軍隊の移動に自転車を利用した。第二次世界大戦ではイギリス陸軍空挺部隊が輸送機内でかさばらない折り畳み自転車を使用していた。日本軍は日中戦争で5万人の自転車部隊を動員し、マレー半島攻略作戦でも銀輪部隊が活躍した。スイスの軍隊では長期にわたって自転車部隊を存続させた。また、北朝鮮には現在も自転車部隊が存在する。現在も航空自衛隊の災害救助の現場で折り畳み自転車が使われている。
詳細は自転車競技を参照
競走に使用できる物が発明されると、競技が行われるようになるが、自転車もさまざまな形の競技が行われている。また各競技に最適化される形で自転車の構造も細分化されてきている。
