Jak wiele wynalazków, motocykl rozwijał się stopniowo, bez jednego wynalazcy, któremu można przypisać wyłączne miano wynalazcy. Wczesne wersje motocykla zostały wprowadzone przez wielu wynalazców, głównie w Europie, w XIX wieku.
Rowery napędzane parą
Amerykanin Sylvester Howard Roper (1823-1896) wynalazł w 1867 roku dwucylindrowy, napędzany parą welocyped. Welocyped to wczesna forma roweru, w której pedały są przymocowane do przedniego koła. Wynalazek Ropera można uznać za pierwszy motocykl, jeśli pozwolimy, by w definicji motocykla znalazł się silnik parowy napędzany węglem. Roper, który wynalazł również samochód z silnikiem parowym, zginął w 1896 roku podczas jazdy swoim parowym welocypedem.
Mniej więcej w tym samym czasie, kiedy Roper wprowadził swój napędzany parą welocyped, Francuz Ernest Michaux dołączył silnik parowy do welocypedu wynalezionego przez jego ojca, kowala Pierre’a Michaux. Jego wersja była napędzana alkoholem i podwójnym pasem napędowym, który napędzał przednie koło.
Kilka lat później, w 1881 roku, wynalazca Lucius Copeland z Phoenix w Arizonie opracował mniejszy kocioł parowy, który mógł napędzać tylne koło roweru z niesamowitą prędkością 12 mil na godzinę. W 1887 roku Copeland założył firmę produkcyjną, która wyprodukowała pierwszy tak zwany „Motocykl”, choć w rzeczywistości był to trójkołowy pojazd.
Pierwszy motocykl z silnikiem spalinowym
W ciągu następnych 10 lat pojawiły się dziesiątki różnych projektów rowerów z własnym napędem, ale powszechnie uznaje się, że pierwszym, w którym zastosowano silnik spalinowy zasilany benzyną, było dzieło Niemca Gottlieba Daimlera i jego wspólnika Wilhelma Maybacha, którzy w 1885 roku opracowali naftowy Reitwagon. Był to moment w historii, w którym zderzyły się ze sobą rozwój silnika napędzanego paliwem gazowym i nowoczesnego roweru.
Gottlieb Daimler zastosował nowy silnik wynaleziony przez inżyniera Nicolausa Otto. Otto wynalazł pierwszy „czterosuwowy silnik spalinowy” w 1876 r., nazywając go „Otto Cycle Engine”. Jak tylko ukończył swój silnik, Daimler (były pracownik Otto) zbudował z niego motocykl. Co dziwne, Reitwagon Daimlera nie posiadał zwrotnego przedniego koła, ale zamiast tego opierał się na parze kółek, podobnych do kółek treningowych, aby utrzymać motocykl w pionie podczas skrętów.
Daimler był wspaniałym innowatorem i eksperymentował z silnikami benzynowymi dla łodzi, a także stał się pionierem na arenie produkcji samochodów użytkowych. Firma nosząca jego nazwisko stała się w końcu Daimler Benz – firmą, która rozwinęła się w korporację znaną nam obecnie jako Mercedes-Benz.
Dalszy rozwój
Od końca lat 80-tych XIX wieku zaczęły powstawać dziesiątki firm produkujących samobieżne „rowery”, najpierw w Niemczech i Wielkiej Brytanii, ale szybko rozprzestrzeniły się w USA.

W 1894 roku niemiecka firma Hildebrand & Wolfmüller jako pierwsza założyła fabrykę produkującą pojazdy, które teraz po raz pierwszy nazwano „motocyklami”. W USA pierwszy produkcyjny motocykl zbudowała fabryka Charlesa Metza, w Waltham, Massachusetts.
Motocykl Harley Davidson
Żadna dyskusja o historii motocykli nie może zakończyć się bez wspomnienia o najsłynniejszym amerykańskim producencie, Harleyu Davidsonie.
Wielu z XIX-wiecznych wynalazców, którzy pracowali nad wczesnymi motocyklami, często przechodziło do innych wynalazków. Daimler i Roper, na przykład, obaj opracowali automobile i inne pojazdy. Jednak niektórzy wynalazcy, w tym William Harley i bracia Davidsons, kontynuowali prace nad rozwojem wyłącznie motocykli. Wśród ich konkurentów biznesowych były inne nowe firmy rozpoczynające działalność, takie jak Excelsior, Indian, Pierce, Merkel, Schickel i Thor.
W 1903 roku William Harley i jego przyjaciele Arthur i Walter Davidson uruchomili firmę Harley-Davidson Motor Company. Motocykl miał dobrej jakości silnik, więc mógł sprawdzić się w wyścigach, choć początkowo firma planowała produkować i sprzedawać go jako pojazd transportowy. Kupiec C. H. Lange sprzedał w Chicago pierwszego oficjalnie dystrybuowanego Harleya-Davidsona.