Соревнования по велоспорту на летних Олимпийских играх впервые появились на летних Олимпийских играх 1896 в Афинах и с тех пор включались в программу каждых последующих Игр. В этом виде спорта разыгрываются 18 комплектов наград.
Соревнования по велоспорту проходят в четырёх дисциплинах. Гонки на велотреке были включены в программу летних Олимпийских играх 1896 в Афинах и соревнования по ним проводились на всех последующих Олимпийских играх кроме летних Олимпийских игр 1912 в Стокгольме. Первоначально соревнования были мужскими, но на летних Олимпийских играх 1988 в Сеуле были введены женские дисциплины.
Шоссейные гонки также проводились с первых Олимпийских игр и на всех последующих, только в 1900—1908 годах соревнования не проводились. Женские дисциплины были введены на летних Олимпийских играх 1984 в Лос-Анджелесе.
Маунтинбайк и BMX были впервые включены в программу Олимпийских играх на летних Олимпийских играх 1996 в Атланте и 2008 в Пекине соответственно. В обеих дисциплинах мужские и женские соревнования начали проводиться одновременно.