Kuten monet keksinnöt, moottoripyörä kehittyi vähitellen, ilman yhtä keksijää, joka voi väittää olevansa keksijä. Useat keksijät, lähinnä Euroopassa, esittelivät moottoripyörän varhaisversioita 1800-luvulla.
Höyrykäyttöiset polkupyörät
Amerikkalainen Sylvester Howard Roper (1823-1896) keksi kaksisylinterisen, höyrykäyttöisen velocipeden vuonna 1867. Velocipede on polkupyörän varhainen muoto, jossa polkimet kiinnitetään etupyörään. Roperin keksintöä voidaan pitää ensimmäisenä moottoripyöränä, jos sallit moottoripyörän määritelmän sisältävän hiilellä käytetyn höyrykoneen. Roper, joka keksi myös höyrykoneauton, tapettiin vuonna 1896 ajaessaan höyryvesipelaa.
Samanaikaisesti kun Roper esitteli höyrykäyttöisen velocipeden, ranskalainen Ernest Michaux kiinnitti höyrykoneen isänsä keksimä velocipede, seppä Pierre Michaux. Hänen versionsa potkut alkoholista ja kaksoisvyölaitteista, jotka vetivät etupyörää.
Muutama vuosi myöhemmin, vuonna 1881, keksijä nimeltä Lucius Copeland Phoenixista, Arizonassa kehitti pienemmän höyrykattilan, joka voisi ajaa polkupyörän takapyörää uskomattomalla nopeudella 12 mph. Vuonna 1887 Copeland perusti valmistusyrityksen tuottamaan ensimmäisen ns. "Motosyklin", vaikka se oli tosiaankin kolmipyöräinen urakoitsija.
Ensimmäinen kaasumoottoripyörä
Seuraavan 10 vuoden aikana ilmestyi kymmeniä erilaisia liikkeitä polkupyörille, mutta se on laajalti tunnusti, että ensimmäinen, joka käytti bensiinikäyttöistä polttomoottoria, oli saksan kielen luominen Gottlieb Daimler ja hänen kumppaninsa Wilhelm Maybach, joka kehitti Petroleum Reitwagonin vuonna 1885. Tämä merkitsi historiaa sen hetken, kun elinkelpoisen kaasukäyttöisen moottorin ja modernin polkupyörän kaksinkertainen kehitys törmäsi.
Gottlieb Daimler käytti insinöörin keksimää uutta moottoria Nicolaus Otto. Otto oli keksinyt ensimmäisen "nelitahtisen sisäpolttoainemoottorin" vuonna 1876 ja puhunut siitä "Otto" Cycle Engine "Heti kun hän valmisti moottorinsa, Daimler (entinen Otto-työntekijä) rakensi sen moottoriksi moottoripyörä. Kummallista, mutta Daimlerin Reitwagonilla ei ollut ohjattavaa etupyörää, vaan luottaa sen sijaan tukipyörien pariin, jotka ovat samanlaisia kuin harjoittelupyörät, pitääkseen pyörän pystyssä käännösten aikana.
Daimler oli upea keksijä ja jatkoi kokeilua veneiden bensiinimoottoreilla, ja hänestä tuli myös edelläkävijä hyötyajoneuvojen valmistus-areenalla. Hänen nimensä omistavasta yrityksestä tuli lopulta Daimler Benz - yritys, joka kehittyi yhtiössä, jota nykyisin tunnetaan nimellä Mercedes-Benz.
Jatkuva kehitys
Vuodesta 1880-luvun lopulta kymmeniä uusia yrityksiä perustettiin tuottamaan itsekäyttöisiä "polkupyöriä" ensin Saksassa ja Britanniassa, mutta levisi nopeasti Yhdysvaltoihin.
Vuonna 1894 saksalainen yritys Hildebrand & Wolfmüller perusti ensimmäisenä tuotantolinjatehtaan valmistamaan ajoneuvoja, jotka nyt ensimmäistä kertaa kutsuttiin "moottoripyöriksi". Yhdysvalloissa ensimmäinen tuotanto moottoripyörä rakennettiin Charles Metzin tehtaalla Walthamissa, Massachusettsissa.
Harley Davidson-moottoripyörä
Mikään moottoripyörien historiasta käytävä keskustelu ei voi päättyä ilman, että mainitaan Yhdysvaltain kuuluisinta valmistajaa, Harley Davidsonia.
Monet 1800-luvun keksijöistä, jotka työskentelivät varhaisissa moottoripyörissä, siirtyivät usein muihin keksintöihin. Esimerkiksi Daimler ja Roper jatkoivat autojen ja muiden ajoneuvojen kehittämistä. Jotkut keksijät, mukaan lukien William Harley ja Davidsons-veljet, kehittivät edelleen yksinomaan moottoripyöriä. Yritysten kilpailijoiden joukossa oli muita uusia aloittavia yrityksiä, kuten Excelsior, Intia, Pierce, Merkel, Schickel ja Thor.
Vuonna 1903 William Harley ja hänen ystävänsä Arthur ja Walter Davidson perustivat Harley-Davidson Motor Company. Pyörällä oli laadukas moottori, joten se pystyi todistamaan itsensä kilpailuissa, vaikka yritys alun perin suunnitteli valmistavansa ja markkinoivan sitä kuljetusvälineenä. Kauppias C. H. Lange myi ensimmäisen virallisesti jaetun Harley-Davidsonin Chicagossa.