Le système de transmission et de changement de vitesse se compose principalement de pédales, de manivelle, d'un grand plateau d'engrenage, d'un arbre central (également connu sous le nom de BB : pédalier), d'une chaîne, d'une roue libre et d'une poignée de changement de vitesse, d'une ligne intérieure de changement de vitesse, d'un tube extérieur de changement de vitesse, de dérailleurs avant et arrière. Habituellement, la main gauche contrôle le dérailleur avant et la main droite contrôle le dérailleur arrière.
Lors du changement de vitesse, la poignée du levier de vitesses manipule la tension du câble de changement de vitesse pour ajuster la quantité de tension du ressort afin de déplacer la chaîne vers les vitesses souhaitées. La fonction du système de transmission est de transmettre la puissance de la manivelle entraînée par la pédale à travers la chaîne jusqu'aux dents des gros engrenages et de la roue libre, ce qui entraîne à son tour le cadre de roue et les pneus à tourner vers l'avant à travers le moyeu et les rayons. Le but du changement de vitesse est de permettre aux pilotes d'ajuster le rapport de démultiplication le plus approprié (c'est-à-dire le rapport de démultiplication) en fonction des différentes conditions de la route et de leur force physique pour rendre la conduite plus confortable.
Actuellement, il existe 1 à 3 pièces de grands disques d'engrenage et 6 à 10 pièces de roues libres (11 pièces pour les plus avancées). Chaque pièce de la roue dentée et de la roue libre possède une saillie appelée « dent », qui est « dent » en anglais, elle est donc majoritairement représentée par un « T ». Quant au nombre de vitesses, il dépend du nombre de pignons et de roues libres avant et arrière. Par exemple, si le pignon avant a 3 pignons et la roue libre arrière a 10 pignons, il y a 30 vitesses différentes de 3 par 10.
D'une manière générale, le nombre d'espacement des dents des vélos de route peut être divisé en trois types : disque standard (53/39), disque de compression (50/34) et triple disque (53/39/30). A titre d'exemple, le pas de dent d'une des roues libres à 10 segments est respectivement de 11/12/13/14/15/17/19/21/24/28 T.
Lorsque le rapport de démultiplication est ajusté pour être plus grand, la vitesse est plus rapide bien qu'elle demande plus d'effort. Par exemple, avec un grand plateau de 53 dents et une roue libre de 11 dents, le rapport de démultiplication (53/11) est d'environ 4,82, ce qui signifie que lorsque le pilote pédale d'un tour, il entraînera la roue à travers la roue libre derrière la distance de 4,82 tours, en principe, pour un terrain plat. Lorsque le rapport de démultiplication est ajusté à un rapport plus petit, cela permet d'économiser plus d'efforts, mais la distance vers l'avant est plus courte. Par exemple, lorsque le grand plateau d'engrenage 39 dents avec roue libre 28 dents, alors le rapport de démultiplication (39/28) est d'environ 1,39, cela signifie que lorsque le pilote pédale 1 tour, seulement 1,39 tours de distance de roue, généralement en montée. De cette façon, grâce à la combinaison de différents rapports de démultiplication, la puissance appropriée peut être générée pour tirer le meilleur parti des différentes conditions routières.
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