Шоссейный велосипед предназначен для скоростной езды по дорогам с качественным асфальтовым покрытием. Наиболее важные характеристики шоссейного велосипеда: малый вес, высокая жёсткость и аэродинамическая посадка. Так возможен лёгкий разгон и длительная езда с высокой скоростью. Самые лёгкие экземпляры весят менее 3,5 кг, что достигается применением передовых технологий и современных материалов, например карбона, алюминия, титана или магния.
Низкопрофильные колёса с высотой обода около 1-1,5 см. Обладают самым низким моментом инерции, позволяют быстро увеличить скорость.
Среднепрофильные колёса имеют обод высотой около 2-4 см. Подходят для любых целей.
Высокопрофильные колёса с ободом высотой около 5-10 см. Обладают отличной аэродинамикой и высокой жёсткостью. Используются в гонках с раздельным стартом и спринте.
Покрышки для шоссейного велосипеда легкие, 160—300 г и узкие, 18-23 мм, что уменьшает момент инерции и улучшает аэродинамику. Давление в шинах обычно составляет 6-14 атм. Часто покрышки не имеют протектора для улучшения сцепления с гладким асфальтом, а проволочный корд заменяется более лёгким кевларовым. На любительских моделях иногда используются покрышки увеличенной ширины до 28 мм, для безопасности и проколоустойчивости в сложных погодных и дорожных условиях.
От других видов велосипедов отличается особой формой, позволяющей менять хват. Руль делается из алюминия или карбона, имеет диаметр 23,8 мм и утолщение в середине около точки крепления (обычно 25,4 или 31,8 мм). Тормозные ручки или манетки устанавливаются на руль при помощи хомутов
