Le cyclisme sur piste est une pratique sportive regroupant plusieurs épreuves et se déroulant sur un vélodrome. Il se pratique toujours sur des vélos à pignons fixes, c'est-à-dire qu'à l'inverse d'un vélo à roue libre le pratiquant est obligé de pédaler en permanence jusqu'à l'arrêt complet de son vélo.
Un vélodrome est une surface aménagée d'une piste ovale, généralement de 200 mètres, 250 mètres ou 333,33 mètres, ayant deux virages relevés à environ 40° et délimitée dans sa partie basse par une bande bleue appelée communément Côte d’Azur.
Le cyclisme sur piste a été présent à tous les Jeux olympiques depuis 1896, à l'exception de ceux de Stockholm en 1912. La première épreuve féminine est apparue en 1958 avec la poursuite et la vitesse. Depuis 1993 et la réunification des titres professionnels et amateurs, un championnat du monde a lieu tous les ans aux environs de la fin mars et décerne désormais quinze titres répartis à neuf pour les hommes et six pour les femmes.
L'histoire de la bicyclette remonte à la fin du XIXe siècle. Les toutes premières machines, appelées Draisiennes en 1818, ne sont pas munies du système de pédalier, le mouvement de la machine étant obtenu par l'impulsion des pieds sur le sol. Mais les premiers vélos proprement dit sont nés en 1855 grâce à Ernest Michaux qui invente le système de pédales fixées à un pédalier. Or ces premiers vélos sont très différents des machines actuelles. En effet, ils sont pourvus d'une roue avant de diamètre supérieur à la roue arrière et du pédalier directement fixé à l'axe de cette première. En 1865, M. Sergent invente le premier système de transmission : la chaîne de vélo. C'est avec ces premiers vélos que les compétitions cyclistes ont commencé. La première épreuve recensée date de 1868 dans le parc de Saint-Cloud, il s'agit d'une épreuve de 1 200 mètres. Le sport s'est peu à peu développé avec la distinction avec le cyclisme sur route. La première course de six jours eu lieu en 1878 avec les Six jours de Londres.
C'est en 1879 qu'un inventeur anglais, John Kemp Starley eut l'idée de transmettre l'impulsion des jambes sur le pédalier à la roue arrière par le biais d'une chaîne reliant le pédalier à un pignon fixé sur cette dernière. Ce sont ces premiers modèles qui ont été utilisés lors des premières courses. La roue avant était toujours la plus grande mais le système de transmission par chaîne avait permis de meilleures performances, une meilleure maniabilité et donc un rapide développement de la course cycliste. Les vingt années séparant 1880 et 1900 ont été très importantes pour la popularité du sport sur le continent européen et aux États-Unis. Mais la difficulté de posséder une bicyclette en faisait un sport quasiment limité aux coureurs professionnels. La Grande Dépression aux États-Unis, en 1929, mit fin à l'engouement populaire des habitants pour le sport cycliste.
Le cyclisme sur piste est l'un des seuls sports à avoir été présent à presque tous les Jeux olympiques. Sa seule absence remonte aux Jeux olympiques d'été de 1912 à Stockholm, où ne figure au programme qu'une épreuve de cyclisme sur route.
Le matériel s'est vite développé avec notamment les premiers pneus en caoutchouc développés en 1888 par John Dunlop. Ceux-ci ont considérablement amélioré le confort des vélos, en diminuant les secousses causées par les chocs des roues en bois avec les routes de l'époque. En 1895, le vélo obtient la forme qu'on lui connaît au début du XXIe siècle. Le cadre Humbert est le premier à adopter une forme triangulaire pourvue de roues d'égal diamètre. Ces vélos sont ensuite conçus dans des matériaux plus légers que l'acier forgé utilisé jusqu'alors. Le Duralumin, un alliage d'aluminium et de cuivre, est la première grande évolution en 1932. Elle est dépassée par l'apparition des vélos en titane et magnésium dans les années 1970 puis du dural en 1979 et finalement de la fibre de carbone en 1985.
Le confort du cycliste a été amélioré par l'apparition de nouvelles roues. Plus légères et plus rigides, elles sont faites en matières plastiques et proposées à partir de 1979. Les roues sont un élément essentiel de la performance cycliste, c'est ainsi que Francesco Moser, un coureur italien, est l'un des premiers à avoir utilisé des roues pleines, dites roues lenticulaires qu'il utilise lors de son record de l'heure en 1984. Finalement, la dernière évolution des roues pour le cyclisme sur piste est l'utilisation des roues à bâtons depuis 1991.
La première compétition étant reconnue comme championnats du monde s'est déroulée en 1893 à Chicago lors de l'exposition universelle. L'officialisation de son palmarès découle de la création, en 1892, de la première organisation mondiale de cyclisme nommée International Cycling Association. Ces championnats se sont disputés entre coureurs amateurs sur trois épreuves : le demi-fond, la vitesse, et les 10 kilomètres ; sur deux jours, les 11 et 12 août 1893. Les concurrents sont en majorité issu du continent américain, et plus précisément des États-Unis, et c'est ainsi que sur neuf médailles distribuées, sept ont été remportées par ces derniers. Le premier champion du monde, est un américain : Arthur Zimmerman, il réalise un doublé vitesse et 10 kilomètres, et finalement, un sud-africain, Lawrence Meintjes remporte la course de demi-fond. Le nombre de concurrents est assez restreint, avec seulement neuf coureurs recensés pour la course des 10 km, six pour la vitesse et une douzaine de coureurs pour le demi-fond.
Les éditions des cinq années suivantes se sont déroulées en Europe, elles sont l'occasion pour les coureurs de ce continent d'accumuler les places d'honneur. Les championnats du monde de 1894 à Anvers sont les derniers ouverts aux seuls coureurs amateurs. Ils sont également la dernière apparition de l'épreuve des 10 kilomètres dans des championnats. L'année suivante, à Cologne, quatre titres sont décernés, deux pour les amateurs, et deux pour les professionnels. Il s'agit des épreuves de vitesse et de demi-fond, il en est de même jusqu'en 1898 à Vienne. Ainsi, tous les titres ont été remportés par des Européens à l'exception du championnat de vitesse de 1898 remporté par un Américain A. Banker George. Le bilan de cinq années de championnat en Europe est favorable aux coureurs anglais avec cinq titres sur dix-huit, trois titres pour des coureurs allemands et néerlandais, deux pour des français et le premier titre pour un coureur norvégien, belge, irlandais et danois. Le premier titre professionnel de demi-fond est attribué à Jimmy Michael et le premier titre professionnel de vitesse à Robert Protin.
L'édition 1899 s'est déroulée au Canada, à Montréal. L'occasion a été prise par les coureurs nord-américains pour refaire apparition dans les meilleures places. Ainsi, sur quatre titres, deux sont remportés par des Américains et deux par des Anglais. De plus, sur les douze médailles distribuées, six ont été remportées par des Américains et deux par des Canadiens, le reste étant réparti entre les Anglais, Français et Canadiens.
Douze nouvelles éditions se sont déroulées sur le continent européen, de 1900 à Paris jusqu'en 1911 à Rome. C'est ainsi que les coureurs européens ont repris leur mainmise sur les titres mondiaux, il s'agit en particulier des coureurs français ayant raflé trois titres sur quatre à Paris en 1900 et en 1907. La tendance a exceptionnellement été inversée lors des championnats de Londres en 1904 avec trois victoires américaines. Les titres de ces championnats ont été répartis entre les Français avec treize titres, les Anglais avec neuf titres, les Danois, cinq titres, les Allemands et les Américains avec quatre titres, puis deux pour les Suisses et finalement un titre pour la Belgique, les Pays-Bas et l'Italie.
L'année suivante, en 1912, Newark aux États-Unis accueille la nouvelle édition pour la distribution de trois titres. Exceptionnellement, l'épreuve de demi-fond amateur n'est pas courue et c'est ainsi que les trois titres décernés sont gagnés par des Américains. De plus, ils réalisent un triplé sur les épreuves de vitesse amateur et de demi-fond professionnel. Les deux dernières médailles sont remportées sur la vitesse professionnelle par un Australien et un Français. Les deux dernières éditions avant guerre eurent lieu à Leipzig en Allemagne puis Copenhague au Danemark. La première a offert deux titres à la Grande-Bretagne, un à la France, et à l'Allemagne. L'année suivante, en 1914 à Copenhague, n'a permis de décerner qu'un seul titre, celui du demi-fond amateur remporté par le Néerlandais Cor Blekemolen. Il fut par l'occasion, et jusqu'en 1957, le dernier champion du monde amateur de demi-fond. Cette épreuve n'étant pas reconduite.