In 1817 ontwierp een Duitse professor, baron Karl von Drais, de eerste tweewieler. Het was gemaakt van hout en had twee wielen. Het voorwiel kon met het stuur worden gedraaid om de fiets te besturen. De fiets had echter geen pedalen, zodat de berijder zijn voeten op de grond moest zetten om hem in beweging te krijgen.
In de jaren 1860 voegden Franse uitvinders pedalen toe aan het voorwiel. Het kostte echter veel moeite om de pedalen te draaien. Latere uitvinders maakten fietsen van alleen metaal, en maakten het voorwiel erg groot, waardoor de snelheid hoger werd. Dit ontwerp werd de "penny-farthing" fiets genoemd. Het was echter moeilijk te berijden, omdat het gemakkelijk kon vallen en de berijder ver zou vallen.
In de jaren 1880 en '90 werden verschillende verbeteringen aangebracht. In 1885 werd de veiligheidsfiets uitgevonden. Deze had twee wielen van dezelfde grootte, zodat de berijder op een lagere hoogte kon zitten. Het werd de veiligheidsfiets genoemd omdat het veel gemakkelijker te berijden was dan de penny-farthing. Bij het stoppen kan de berijder gewoon een voet neerzetten in plaats van volledig af te stappen. In plaats van te trappen en te sturen met het voorwiel, stuurt de veiligheidsfiets met het voorwiel terwijl de pedalen het achterwiel aandrijven met behulp van een ketting. Remmen die met handhendels worden bediend, verhogen op sommige fietsen ook de veiligheid.
In 1888 vond de Schotse uitvinder John Boyd Dunlop een type band uit dat met lucht gevuld was, en dat het fietsen veel comfortabeler maakte. Al snel werd het freewheel uitgevonden. Dit was een apparaat in de naaf van het achterwiel dat het mogelijk maakte het wiel te laten draaien, zelfs als de fietser niet trapte. Dit betekende echter dat de fietser de fiets niet meer kon stoppen door achteruit te trappen. Als gevolg daarvan werden betere handremmen uitgevonden, en een ander type rem dat de fiets tot stilstand kon brengen als de pedalen achteruit werden gedraaid. Latere uitvindingen waren onder andere betere remmen, en versnellingen die het fietsen over heuvels veel gemakkelijker maakten. In deze tijd werd de fiets erg populair.