第一次“战斗”中使用自行车是在1870-1871年的普法战争期间。当时，法国人首次采用了一种新奇的工具——“便士-法辛”型自行车（前轮很大的那种），用于侦察和快速传递消息。那么，为什么这种“军用自行车”当时没有正真获得广泛应用呢？还在于“便士-法辛”型自行车并不适合在崎岖不平的道路上使用——这种车辆相当笨重，而且容易翻倒。尽管如此，自行车在军事应用上的开端慢慢的开始了。
1870年，意大利成为第一个正式将自行车列入装备的国家，令人惊讶的是，这一决定并非出于意外。自行车装备了贝尔萨列里部队，当时他们是高度机动、轻武装的步兵，执行先锋进攻中的“特殊军事任务”。最初的试验表明，骑自行车的步兵（自豪地称为“自行车兵”）在条件允许的情况下能够以每小时20公里的速度移动，而在条件不允许的情况下，他们能够轻松地将自行车扛在肩上越过障碍。其他国家的军队对这一新事物产生了浓厚的兴趣。
1885年，英国人约翰·肯普·斯塔利发明了所谓的“安全自行车”，这已经是我们熟悉的交通工具，具有相同直径的轮子和后轮链条传动装置。同年，自行车被英国警察和民兵列入装备。法国紧随其后，并在自行车的结构上做出了重要改进，设计出了可折叠车架。1888年，充气轮胎被发明，大大提高了自行车的机动性，自行车终于以现代形式出现。
与马相比，自行车要便宜得多，自行车兵可以很容易地学习骑行，自行车不需要喂养，也不需要特别的维护，并且还是无声的！
很快，荷兰、比利时和瑞士的军队也开始装备自行车。1891年，美国国民警卫队开始使用自行车，同年，自行车被引入俄罗斯帝国的警察部门。
现代类型自行车在作战条件下的首次使用是在1895年的“詹姆森突袭”（英国对德兰士瓦共和国的袭击）。英国人的对手布尔人很快认识到了这一新发明的价值，并在第二次英布战争期间成功地将自行车用于侦察、通信和突袭行动。
值得一提的是，布尔人以实际行动证明了此前仅存在于理论上的自行车优于马匹的观点。在丹尼尔·泰隆（他的头被悬赏1000英镑——但他并不在乎，因为他骑的是自行车！）的指挥下，“自行车突袭者”无情地破坏了英军骑兵使用的水源点，然后可以在任何地方对敌人进行无惩罚的打击。英国人自己也在“蹄子与踏板的斗争”中贡献了一份力量——由新西兰人组成的一支自行车队追击了一群骑马的布尔人，最终将其俘虏。
在同一场战争中，自行车首次被放置在铁轨上使用——这种奇特的构造由两对轮子和一个由8个人组成的“车组”组成，靠人力驱动在铁轨上快速移动，可以快速发现和排除轨道缺陷或爆炸装置。
最终，如果说在第二次英布战争之前，军队还在观望自行车的应用（主要是在警察和次要的军队部门中使用），那么仅仅一年之内，法、德、意、比、俄、瑞、美和日都将折叠自行车作为标准的军事装备接受了下来。
在第一次世界大战中，自行车步兵被广泛使用。到1914年，德军和英法联军各自装备了25万辆自行车。自行车部队的主要任务是侦察、部队调动（类似于前几个世纪的骑兵）、通信和伤员撤离。然而，意大利的贝尔萨列里和德国的猎兵是真正的前线部队。例如，德国自行车兵负责迅速夺取桥梁、铁路和车站，以及在主力部队进攻前铺设电话线。
一些人可能会对这一事实感到惊讶，据传元首当年铁十字勋章是作为团级自行车信使获得的。由莱托·福尔贝克将军领导的东非德军仅依靠自行车，发动了针对英国人的真正游击战。比利时和法国的自行车部队则被用来渗透到德军后方，炸毁桥梁、切断通信线路和攻击补给线年德国军用自行车
在英国军队的编制中，有自行车连队，后来还组建了第1和第2自行车师。自行车兵多次利用其无声移动的优势，在骑兵经过时伏击他们，并迅速下车占据有利位置。英军自行车师的士兵使用李-恩菲尔德短弹匣步枪（SMLE），并配备了两种类型的自行车：Mark I-III和Mark IV（带有手动后刹车）。在“百日进攻”（1918年）期间，自行车兵伴随坦克行动，加拿大自行车兵在亚眠战役中发挥了重要作用。甚至第一个渡过德国博恩河的盟军士兵也是一名加拿大自行车兵。
在俄罗斯军队中，自1913年起就尝试广泛采用自行车，但未达到英、法或德的规模。一方面，俄罗斯传统上拥有强大的骑兵部队，马匹供应充足。另一方面，冬季不适合自行车突袭，且大规模生产自行车也未能顺利进行。协约国盟友不愿出售其车型的专利和生产线，而俄罗斯自身工业任务繁重，无法制造足够数量的自行车。当最终为军队需要而大规模生产自行车时（军用车型名为“战斗杜克斯”），生产仅持续了几个月——从1917年2月到11月，之后革命打乱了一切计划。
到战争结束时，法国人解散了他们的自行车部队，将人员转移到普通野战步兵中——他们对“闪电战”战术的理解还很遥远，后来证明，自行车实际上是进攻的利器。相反，德国人更为果断，一直在增加军队中自行车兵的编制，利用他们作为机动预备队。1914年的普通步兵营每天可以行军30公里，甚至40公里，但这是在极限状态下。而骑自行车的步兵每天能轻松行进100公里，还能在行军结束时保持战斗力。
奇怪的是，在俄罗斯和美国，军用自行车并未得到如此广泛的应用。似乎在这两个幅员辽阔的国家，能够每天行进100公里的步兵正是所需。然而，始终未能发展出“自行车兵团”：首先，这些距离即使对自行车兵来说也太大了；其次，美国更多依赖于机动车辆和集中运输部队，而在俄罗斯，内战的爆发首先阻碍了相关生产的展开，随后对机动“自行车步兵”的需求也消失了，取而代之的是摩托化步兵。
在1937年侵华期间，日本动用了5万名骑自行车的士兵。日本在马来亚的战役更是依赖自行车的隐蔽性和机动性。此外，他们不需要花费资金购置自行车——这些自行车都是从当地居民那里强征来的。
利用自行车，日本军队能够比撤退中的盟军更快到达指定地点，这让盟军大为震惊。日本士兵不仅比英军更早到达目标地点，还能够携带更多的重量——36公斤对比18公斤。这一战术随后在法属印度、菲律宾和荷属东印度被成功运用。菲律宾和马来亚的沦陷主要不是由步兵完成的，而是由骑自行车的“自行车兵”完成的。
1939年，波兰军队和1940年的芬兰军队也配备了自行车兵，但他们没有机会充分展示其作用。同样，在伟大的卫国战争初期，苏联的自行车部队也未能发挥应有的作用，因为自行车本质上是进攻性装备。
德国的闪电战推进依赖于两样东西：卡车和自行车。许多人认为关键在于坦克，但这并不完全正确。全面机械化的德军是一个神话。大多数德军的火炮和辎重运输依赖于普通的马匹牵引。而且德国缺乏石油资源，80%的石油是通过煤炭合成的。因此，真正发挥作用的是马匹和自行车——它们都不需要石油。这使得德国军队能够“免费”将大量步兵快速移动到远距离。德军的先遣部队利用这些“小型机械化”手段穿越难以通行的地形，制造混乱，进入敌军后方，从而为“闪电战”奠定了基础。可以说，正是自行车的使用使得德国能够集中坦克和卡车在装甲师中，从而促进了闪电战的机械化部分。
德国人对自行车的使用非常广泛。例如，德国伞兵也配备了折叠自行车。空投一支行动迟缓且人数不多的小队即使在敌后纵深，也很容易被迅速消灭。然而，如果这支小队拥有能在几小时内无声且无须加油地转移数十公里的交通工具，情况就完全不同了。英国人也为伞兵配备了折叠自行车，但无论是英国、美国还是苏联，“自行车伞兵”的数量都不及德国。
在苏联，自行车部队的发展并不顺利。尽管在伟大卫国战争开始前，自行车在西部边境得到了广泛应用，但随后关于自行车和摩托车混编部队的记载只零星出现，且在1942年后，这些部队都完全变成了“摩托车部队”。此外，也有提到苏联的自行车侦察连，但在1941-1942年之后，显然他们已不再使用自行车。
在1941年最艰难的日子里，在莫斯科保卫战期间，城市创建了一支自行车团来支援地方防空（МПВО）。这些“自行车兵”主要是城市的男孩，他们骑自行车在街道上巡逻，寻找违反灯火管制的行为，在敌机空袭时寻找可疑人物和破坏者，并尽可能扑灭燃烧弹。这个团总共有多达800人。
有趣的是，在比利时和法国，战争期间的抵抗运动普遍的使用自行车，以至于在郊区看到有人骑自行车就可能成为对其进行搜查和审问的理由。
在越南战争期间，越军使用自行车通过“胡志明小道”运送补给。虽然空袭对他们很有效，但当飞机靠近到足以发现自行车时，自行车通常已经消失在丛林中。
越南人积极运用了日本人在20年前展示的技巧。法国人认为自行车的载重量最多是骑车人重量的2.5倍，即每次可以运送大约120公斤的重量。然而，越南人通过用竹竿加固自行车，成功地将其载重量大幅度的增加，最终每次能够运送半吨货物！
自行车很难从空中发现，因为它们缺乏车队的热信号和噪音特点，法国人和接替他们的美国人最终都未能切断“胡志明小道”的补给。最终，法国人和美国人都撤退了，他们的技术和战斗能力无法与自行车的链条驱动力量以及骑车人的意志力抗衡。
自行车在中立国的军队中得到了广泛应用，比如瑞典和瑞士。瑞典的第27高特兰德步兵团早在1901年就将马匹换成了自行车，到1942年，瑞典已经有了六个自行车步兵团，而自行车步兵连在1980年代末依然存在。
瑞士于1905年引入了自行车步兵，2001年解散了该部队，但在2015年重新引入。
在斯里兰卡的内战期间（1983-2009年），泰米尔武装使用自行车快速调动部队上下战场。英国军队在2003年及以后的伊拉克战争中也使用了自行车。
现在看似不是军队使用自行车的时候，因为有大量轻型装备，如沙滩车和摩托车等。然而，在自行车应用的150年中，其优势并未消失。
自行车骑兵无论如何都比普通步兵更灵活，同时，自行车仍比任何摩托车、马匹等更简单和便宜，而且还能携带相当重的负载。
在许多方面，自行车步兵的机动性甚至超过了摩托化步兵。虽然自行车在公路上速度较慢，但它们更紧凑，重量仅有几十公斤，可以穿越汽车甚至重型摩托车无法通过的地形。
自行车隐蔽性好。它们比汽车小，几乎完全无声。当然，自行车骑手仍然会发出热量并在红外光谱中可见，但红外伪装的衣物比配有红外散射涂层的卡车体积更小，成本也更低。
不需要燃料也代表着大幅度的降低了后勤上的显著性，使自行车部队在行军或驻扎时几乎没办法被发现（尤其是在基地伪装的情况下）。
自行车体积小，红外信号低，意味着它们很适合侦察和特种作战。如果自行车配备电动机和发电机，可以在行驶过程中节省骑行者的体力。自行车还能够最终靠简单的改装变成轻便摩托车（例如，使用小功率内燃机甚至链锯发动机），这种交通工具仍然足够轻便，可以轻松搬过障碍物。在行军30-50公里的情况下，自行车比装甲车、机械化步兵或步兵移动更快、更安静（并能在发现危险的第一时间迅速伪装）。在50-120公里的距离上，自行车部队的到达时间大致与重型装备相同。自行车的平均载重量为30至50公斤，具体取决于任务需求。
当然，自行车也有明显的缺点——对于真正长距离的行军，它们并不适用，并且不可以为骑行者提供任何防护。不过，在21世纪，没有人会提议进行正面冲锋。但是，作为特种作战、空降、后方突袭或侦察的工具，自行车已经证明了其卓越的性能。
现代山地自行车的设计赋予这种简单的机械装置以出色的通行能力，这是不久前还很难来想象的。复合材料使车架非常轻便，而充填泡沫的轮胎对穿刺免疫，且在足够宽的情况下，即使在沙地中也不会陷入。狙击手使用的伪装网和伪装服使得“自行车步兵”在停下来时可以隐形（包括在红外光谱中）。
如今，当人们谈论现代军事技术时，通常会想到一些极其复杂和高科技的装备，在这种遮蔽下，那些既有效又极其简单的东西（比如自行车）往往被不公平地忽视了。
