Un vélo ou une bicyclette est un véhicule vélocipède terrestre à propulsion humaine, entrant dans la catégorie des cycles, composé de deux roues alignées, qui lui donnent son nom.
Il peut être à propulsion exclusivement musculaire ou être assisté par une propulsion électrique. Dans les deux cas, la force motrice est fournie par son conducteur (appelé « cycliste »), le plus souvent en position assise, par l'intermédiaire de deux pédales entraînant la roue arrière, presque toujours par une chaîne à rouleaux. La roue avant est directrice et assure l'équilibre. Son orientation est commandée par un guidon, que le cycliste utilise pour contrôler la trajectoire ainsi que le freinage (sauf modèles particuliers) et éventuellement le changement des vitesses.
La bicyclette est l'un des principaux moyens de transport dans de nombreuses parties du monde. Son efficacité énergétique est particulièrement élevée.
Sa pratique, le cyclisme, constitue à la fois un usage quotidien de transport, un loisir populaire et un sport. Dans les pays en développement, elle permet de se déplacer de manière économique. Dans les pays développés, elle est encouragée par les pouvoirs publics dans leur lutte contre la sédentarité et l'obésité, qui est un enjeu de santé publique majeur. En tant que moyen de transport actif, le vélo relève du concept plus général d'écomobilité, car son impact sur l'environnement est minimal. Enfin, par son absence d'utilisation d'énergie fossile, il contribue à la souveraineté énergétique des pays non producteurs de pétrole.
Durant l’année sans été (1816), la population plongée dans la famine a mangé les chevaux (qui servaient de moyen de transport à l’époque). Face à la pénurie de moyen de locomotion, le vélo a été inventé.
En 1817, le baron allemand Karl Drais von Sauerbronn invente sa Laufmaschine ou « machine à courir » qui est présentée à Paris le 5 avril 1818 (Brevet d'importation français déposé par Louis-Joseph Dineur au nom du Baron Drais le 17 février 1818 : sous l'appellation d'une « Machine dite vélocipède. »).
La draisienne (version 1817) possède deux roues alignées, reliées à un cadre en bois par des fourches, la roue avant pouvant pivoter latéralement, et elle est équipée d'un rudimentaire frein à sabot sur la roue arrière. Cet engin connait un certain succès, en particulier en France puis au Royaume-Uni.
Dans ce pays, il sera nommé « hobby-horse ».
La première conception visuelle attestée d'un deux-roues de type bicyclette est due à Alexandre Mercier. Elle figure dans son brevet du 8 mai 1843. Le pédalage est alternatif, à l'instar des Lévocyclettes Terrot des années 1910. C'est également le premier exemple probant d'équilibre soutenu sur deux roues, alors que sur la draisienne, l'équilibre n'est que passager. Dans son brevet, Mercier dit avoir essayé sa machine avec succès à Amiens, mais ce n'est pas prouvé.
Si la draisienne fait partie de la préhistoire de la bicyclette, la véritable histoire commence en France avec les vélocipèdes à pédales dans les années 1860. Vers 1867 sont commercialisés les premiers vélocipèdes à pédales des maisons Sargent, Michaux, Vincent, etc., qui rencontrent un succès populaire. Pierre Michaux, serrurier parisien en voiture à façon, aurait inventé le vélocipède à pédales en 1855. La date précise de l'invention et l'identité de l'inventeur sont toutefois très discutées. En 1893, lors d'une controverse avec les frères André et Aimé Olivier, anciens associés qui ont toujours nié le rôle de Michaux dans l'invention, Henry Michaux, fils de Pierre Michaux, avoue que ce serait son frère Ernest qui aurait eu l'idée des pédales, et que l'invention daterait en fait de 1861. Cette date est toutefois mise en doute par certains historiens, qui donnent 1864 comme date plus plausible, et émettent également des doutes sur la paternité de l'invention de la famille Michaux. Il est vrai que nous n'avons aucune preuve à ce jour. Parallèlement, un autre Français, Pierre Lallement, revendique avoir inventé et expérimenté un système à pédales dès 1862, et obtient en 1866 un brevet américain pour une machine qu'il appelle « bicycle ». Une dizaine d'autres inventeurs revendiquent cette invention. Le plus plausible aujourd’hui, bien que sans preuve également, est Georges Radisson.
Pierre Michaux ne dépose qu'en 1868 un brevet pour son invention, qu'il appelle « pédivelle » (brevet français no 80637 déposé le 24 avril 1868 : « Perfectionnement dans la construction des vélocipèdes. »), auquel il ajoute également un frein. À partir de l'automne 1867, le vélocipède a énormément de succès en France, et les premières courses de vélocipèdes, les clubs et les journaux apparaissent.
Pierre Lallement émigre en 1865 aux États-Unis sans avoir pu trouver de soutien financier à Paris pour sa machine, et obtient le premier brevet au monde sur le vélocipède à pédales en novembre 1866. Il réussit à vendre son brevet à un New-yorkais, Calvin Witty, qui sera le premier à fabriquer des deux-roues aux États-Unis (un seul de ces vélocipèdes semble avoir survécu) et retourne en France en 1868. À la fin de cette année, Witty vendant sa licence à d'autres constructeurs, le succès se produit également aux États-Unis. Quelques-uns surnommèrent la machine boneshaker (« secoueuse d'os »), en raison de la conception des roues, en bois cerclées de fer. Les premières garnitures de roues en caoutchouc dur apparaissent en 1869 et améliorent sensiblement le confort de l'engin.
En 1869, Charles Desnos dépose un brevet sur l'amélioration du vélocipède qui fixe certaines caractéristiques toujours présentes dans les vélos modernes, notamment la roue arrière motrice et la transmission multiplicatrice par courroie ou chaine.
Après la guerre de 1870, le perfectionnement des vélocipèdes se poursuit surtout en Angleterre. La roue avant se fait plus grande tandis que la roue arrière diminue. Le premier grand bi, appelé Ordinary, apparaît en 1872. Ce genre de bicyclette connait un succès foudroyant auprès de la bourgeoisie qui seule avait les moyens de se l'offrir. En Angleterre, il est surnommé penny farthing (d'après la taille respective de ces deux pièces de monnaie, par analogie avec les roues). En France, il est utilisé de manière ostentatoire par les bourgeois (exemple : culture du plaisir et de l'élégance dans le bois de Boulogne).
Le premier brevet de bicyclette a été déposé en 1871 par Viarengo de Forville, un Italien résidant en France. Dans son brevet français du 30 septembre 1871 sont jointes des photos représentant une bicyclette d'homme et une de femme.
En 1884, John Kemp Starley de la société The Coventry Sewing Machine Company (« Société des machines à coudre de Coventry »), qui deviendra Rover, invente la « bicyclette de sécurité » munie de roues de taille raisonnable et d'un entraînement par chaîne. Le cycliste y est installé à l'arrière, ce qui rend presque impossible la chute de type « soleil » où le cycliste est projeté par-dessus la roue avant. Un engrenage plus grand à l'avant (le plateau) qu'à l'arrière (le pignon) fait tourner la roue arrière plus vite que les pédales ne tournent, ce qui permet à ce type d'engin d'aller vite même sans une roue géante.
En 1886, Peugeot commercialise ses premières bicyclettes. En 1885, le Bordelais Juzan en construit quelques-unes également, au design plus moderne que les anglaises.
En 1888, John Boyd Dunlop invente le pneumatique (brevet français no 193281 déposé par John Boyd Dunlop le 1er octobre 1888 : « Garniture de jante applicable aux roues de véhicules. »), qui contribue à améliorer encore le confort du cycliste. Édouard Michelin perfectionne cette invention en déposant en 1891 un brevet de « pneu démontable », la chambre à air.