自転車は18世紀末にドイツで発明されたのちフランスで改良され、ほどなく貴族階級の間でスポーツとして楽しまれるようになった。その後ヨーロッパからアメリカにわたり、アメリカでも普及。オリンピック第1回大会のアテネ1896大会から正式競技として採用され、以来途切れることなく実施されている数少ない競技の一つだ。

自転車レースはプロの世界を中心として発展してきたため、オリンピックの舞台では比較的地味な存在であったが、バルセロナ1992大会からプロ選手の参加が可能になり、オリンピックでの注目度がアップした。アトランタ1996大会からはマウンテンバイクが、シドニー2000大会からはトラック種目に日本で発祥したケイリンが、北京2008大会からはBMXレースがそれぞれ種目に加わり、東京2020大会ではトラック種目でマディソンが、BMX種目でフリースタイルの追加が決定。このように、自転車レースのバリエーションは近年ますます広がりをみせている。女子種目はロサンゼルス1984大会で初めて個人ロードレースが採用された後、種目を増やし、ロンドン2012大会以降男女種目同数実施が実現している。