Шоссейный велосипед — велосипед, сконструированный для скоростной езды (велогонок, веломарафонов) по дорогам с хорошим асфальтовым покрытием.

От других видов велосипедов отличается особой формой руля (так называемые «бараньи рога»), позволяющей менять хват, низкой, растянутой посадкой для улучшения аэродинамики, передачами с низкими передаточными отношениями, лёгкой, но жёсткой рамой и узкими покрышками высокого давления (около 8 атм). Диаметр колёс у современных шоссейных велосипедов составляет 28 дюймов, или 622 мм (700мм по системе ETRTO). Амортизационные подвески на шоссейных велосипедах не применяются в связи с их значительным весом и поглощающим часть работы раскачиванием при энергичном педалировании.

Самые лёгкие экземпляры весят менее 3,5 кг, что достигается применением передовых технологий и современных материалов, таких, как карбон, алюминий, титан или магний. На данный момент UCI ограничила минимальный вес велосипедов для официальных соревнований 15-ю фунтами (около 6,8 кг).

Гоночные велосипеды — разновидность шоссейных велосипедов, предназначенная для велогонок. Они снабжены узкими шинами, большим количеством скоростей, гнутым нисходящим рулём (то есть ручки руля опущены — это создаёт большую нагрузку на спину велосипедиста, но уменьшает сопротивление воздуха). Разновидность гоночных велосипедов — велосипеды для раздельного старта в гонках на время. Они отличаются от велосипедов для велогонок конструкцией руля с продольными близкими трубками и подкладками под локти, коротким седлом, типичной геометрией рамы.

Трековый велосипед — велосипед предназначенный для езды по велотреку. Трековые велосипеды внешне схожи с шоссейными велосипедами, однако имеют ряд принципиальных конструктивных отличий. Трековый велосипед имеет более короткую колёсную базу, из-за чего увеличивается жесткость рамы. Диаметр колёс составляет 622 мм (или 700 по системе ETRTO), в качестве покрышек чаще используются однотрубки. Из-за наклона полотна трека, кареточный узел трекового велосипеда расположен выше, благодаря чему увеличивается расстояние между крайней нижней позицией педалей и покрытием трека на виражах. Наконечники задних перьев рамы имеют особую форму в виде горизонтального выреза, что позволяет регулировать натяжение цепи за счёт изменения положения оси заднего колеса. Трековый велосипед имеет всего одну, т. н. фиксированную, или глухую передачу. Это означает, что педали не имеют свободного хода относительно заднего колеса, они непрерывно вращаются. Данный эффект возникает из-за отсутствия во втулке заднего колеса муфты свободного ходы. Наличие только одной передачи и отсутствие традиционных тормозов исторически обусловлено сокращением веса велосипеда. Торможение на трековом велосипеде возможно только постепенным замедлением хода.