Существует огромное множество специальных велосипедов.
Гибридные велосипеды обладают частью характеристик горных велосипедов и некоторыми характеристиками шоссейных. У гибридных велосипедов диаметр колёс составляет 28 дюймов, как у шоссейных, но оборудование (трансмиссия, тормоза и т. п.) устанавливается такое же, как у горных.
Туристские велосипеды – близкие братья шоссейных, предназначены для велотуризма. Их корпус прочен, конструкция надёжна, они могут перевозить большие грузы.
Гоночные велосипеды — разновидность шоссейных велосипедов, предназначенная для велогонок. Они снабжены узкими шинами, большим количеством скоростей, гнутым нисходящим рулём
Трековые велосипеды используются в гонках по велотреку. Их задача — развить максимальную скорость на ровном треке. От гоночного они отличаются отсутствием многих «лишних» деталей, например, тормозов и переключения скоростей, и самое главное отсутствием свободного хода заднего колеса, то есть фиксированной передачей.
Тандемы — велосипеды для 2-х человек, снабжённые двумя парами педалей. Велосипедисты обычно сидят один позади другого. Управляет передний велосипедист. Есть также велосипеды для 3 и более человек (был даже сделан велосипед для 40 человек).
Велорикша или велотакси — велосипед-такси. Велорикши есть в развивающихся странах, и, как туристический аттракцион, в некоторых европейских и американских городах. В отличие от тандема, педали крутит только водитель.
Водные велосипеды используются для прогулок по воде. Но есть и гонки на водных велосипедах.
Летающие велосипеды (мускулолёты) — летательные аппараты, приводимые в движение педалями.
Железнодорожный велосипед (велодрезина) представляет собой четырёхколёсную тележку с педальным приводом для движения по железнодорожному пути. Такие велосипеды используются в Европе на некоторых закрытых живописных железнодорожных линиях в качестве развлечения для туристов.
Клоунские велосипеды могут ездить как вперёд, так и назад, за счёт фиксированной передачи, такой же, как и в трековом велосипеде.
Трёхколёсные велосипеды (трицикл) используются, как правило, маленькими детьми. Есть и взрослые модели для людей с нарушениями равновесия и другими проблемами.
Одноколёсный велосипед (юницикл или уницикл) — транспортное средство, состоящее из: одного велосипедного колеса, жёстко прикреплённых к нему шатунов с педалями, седла и рамы, соединяющей снизу (через подшипники) ось колеса и седло сверху. Уницикл требует балансировки в двух измерениях. Часто используется цирковыми артистами. Унициклы приобретают всё большую популярность как экстремальный спорт.
Электровелосипед, в отличие от обычного, оснащён электрическим мотором. На таком велосипеде даже начинающий сможет без особых усилий преодолевать подъемы в горку и проезжать до 50 км за один час.
Инвалидные и прочие, приспособленные к нестандартной анатомии велосипеды, это — велосипеды с ручным приводом и площадкой для парализованных ног, велосипеды для очень тучных людей, «одноногие» велосипеды с одной контактной педалью, которая проходит полный оборот усилием одной ноги, известен даже цирковой велосипед для выступавших на арене сиамских близнецов.
Экспериментальные велосипеды — вездеходы на шинах низкого давления, полноприводные, с дополнительным приводом от «руля-бабочки» и т. п.