Les cadres en acier reposent surtout sur le fer, avec du carbone et différents éléments d’alliage. Les alliages d’aluminium réduisent le poids. Le titane offre une grande résistance pour sa masse, mais coûte cher. Les cadres en fibre de carbone associent des fibres riches en carbone à une résine polymère : ce n’est pas simplement du carbone pur.
Chaînes, pignons et roulements ont besoin de matériaux durs et résistants à l’usure, d’où la présence fréquente d’aciers. Sur un vélo électrique, le cuivre apparaît dans le câblage et les batteries au lithium ajoutent encore d’autres éléments.
Les pneus font entrer les polymères dans l’histoire : caoutchoucs, fibres de renfort, noir de carbone et autres additifs. Un vélo est finalement une petite leçon de métallurgie, de composites, de polymères et de frottement.