Ratapyöräily
Ratapyöräily on ollut olympiaohjelmassa kaikissa kisoissa lukuun ottamatta vuotta 1912. Vanhimmat kilpailulajit ovat eräajo ja joukkuetakaa-ajo (molemmat yhtäjaksoisesti vuodesta 1920). Henkilökohtainen takaa-ajo lisättiin ohjelmaan 1964, pisteajo 1984. Sydneyssä 2000 miesten kilpailuohjelmaa kasvatettiin keirin-ajolla, kolmen hengen joukkuesprintillä sekä pariajolla. Naisten ratapyöräily tuli olympiakisoihin vasta Soulissa 1988. Pekingissä ratapyöräilyn ohjelmasta on poistettu miesten 1 km ja naisten 500 m aika-ajot, jotka saivat tehdä tilaa BMX-pyöräilylle.
Suomen paras olympiakisojen ratapyöräilijä on ollut Tea Vikstedt-Nyman, joka sijoittui seitsemänneksi sekä takaa-ajossa 1992 että pisteajossa 1996.
Maantiepyöräily
Maantiepyöräily oli olympialajina jo 1896. Pysyvästi se on ollut ohjelmassa vuodesta 1912. Olympiakisojen pisin kilpailumatka (320 km) kulki Mälaren-järven ympäri 1912. Vuosina 1912–32 maantiekilpailu käytiin väliaikalähtönä. Maantieaika-ajo palasi ohjelmaan omana lajinaan 1996. Naisten maantiepyöräilystä tuli olympialaji 1984.
Ammattilaispyöräilijät pääsivät mukaan olympiakisoihin Atlantassa 1996. Tour de Francen voittajista Miguel Indurain voitti kultaa aika-ajossa 1996 ja Jan Ullrich kultaa maantieajossa 2000, mutta Lance Armstrong sai tyytyä Sydneyn aika-ajon pronssiin. Antti Raita oli kuudes maantieajossa ja Suomi joukkuekilvassa viides Tukholmassa 1912. Tea Vikstedt-Nyman sijoittui myös kuudenneksi maantieaika-ajossa 1996.
Maastopyöräily