Sein Ziel war es, ein Fortbewegungsmittel zu entwickeln, dass es dem Menschen ermöglichte, aus eigener Muskelkraft schnell, energiesparend und so bequem wie möglich größere Entfernungen zurück zu legen. Die von Drais entwickelte Laufmaschine, die sogenannte „Draisine“, ist in ihrer Technik vergleichbar mit den heutigen Kinderlaufrädern, war jedoch aus Holz gefertigt und mit einer anderen Lenkertechnik versehen. 

Da die Straßen jedoch noch sehr schlecht und die Fortbewegung mit der Draisine zwar schneller als zu Fuß, jedoch sehr unbequem und beschwerlich war, wurde diese Technik schon bald von den Mitte des 19. Jahrhunderts aufkommenden pedalbetriebenen Rädern verdrängt, mit denen man kraftsparender und erheblich schneller vorankam. Da jedoch auch bei den pedalbetriebenen Weiterentwicklungen die Räder aus eisenbeschlagenem Holz waren, war die Fortbewegung auf den damals noch nicht glatt asphaltierten Wegen sehr unangenehm, auch eine Federung brachte wenig Linderung. Der Gedanke, dass ein großes Antriebsrad besonders viel Kraft spare, führte zur Entwicklung des berühmte Hochrades, das jeder von den verblichenen Schwarzweissfotos seiner Ahnen kennt. Während das Front- bzw. Antriebsrad mit bis zu 2 Metern Durchmesser überdimensional groß wurde, war das Hinterrad zu einem kleinen Stützrad geworden. Die Größe des Antriebsrades machte den erstmaligen Einsatz von Felgen und stabilen aber leichten Stahlspeichen, Kautschukreifen und Kugellagern erforderlich. Zwar erreichte man auf den gewaltigen Hochrädern hohe Geschwindigkeiten, aber da der Schwerpunkt sehr hoch lag, war das Hochradfahren auch eine sehr instabile und gefährliche Angelegenheit, die häufig zu schweren Stürzen führte, oft sogar mit Todesfolge.

Mitte des 19. Jahrhunderts, nachdem das Fahren mit Hochrädern auf öffentlichen Wegen aufgrund der Unfallhäufigkeit zum Teil sogar verboten worden war, setzten sich die Fahrradhersteller erneut an die Entwicklung und konstruierten Fahrräder mit niedrigeren Räderhöhen. Zum Ausgleich der Geschwindigkeit, die nun aufgrund des kleineren Reifenumfangs im Vergleich zum Hochrad deutlich verringert war, verlagerte man den Antrieb der Tretkurbeln vom Vorderrad in die Mitte und setzte eine Kette ein, die die Kraft auf das Hinterrad übertrug. Mit Hilfe einer Zahnradübersetzung erreichte man nun ebenso große Geschwindigkeiten bei gleichem Kraftaufwand, wie beim Hochrad.

1884 schließlich entwickelte der Neffe des Hochrad-Erfinders ein Sicherheits-Fahrrad mit niedrigen Rädern, das er „Drachen-Rover“ nannte und das nicht nur dem heutigen Fahrrad schon sehr ähnlich sah, sondern sich auch schnell einer großen Beliebtheit erfreute und die letzten Hoch- und Holzräder vom Markt verdrängte. Nur wenige Jahre später trug der Tierarzt John Boyd Dunlop mit Entwicklung der Luftreifen einen wichtigen Beitrag zum Komfort des Fahrrades bei , ein Jahr später präsentierte der Amerikaner A.P. Norrow ein Patent des von dem Deutschen Ernst Sachs erfundenen Freilaufs in Verbindung mit der Gangschaltung.

Die an diese Erfindungen anschließende Massenproduktion der nunmehr komfortablen, sicheren, absolut verkehrstüchtigen und damit alltagsgeeigneten Fahrräder ermöglichte es auch den weniger einkommensstarken Bevölkerungsschichten, ein Fahrrad zu kaufen, was vorher aufgrund seines hohen Preises nur den Wohlhabenden möglich war. Die vielen Weiterentwicklungen und technischen Innovationen, die seither erfolgten, haben zwar immer wieder zu Neuerungen und Verbesserungen im Fahrradbau geführt, die Grundtechnologie, Zusammensetzung und Konstruktion des Fahrrades hat sich aber seit Ende des 19. Jahrhunderts nicht mehr verändert.