Los frenos de bicicleta se usan para frenar o detener por completo una bicicleta y se dividen en tres categorías diferentes: llanta, tambor y disco. Los tres tipos funcionan aplicando fricción a parte de una o ambas ruedas con un mecanismo de frenado estático operado por el conductor. Los frenos de bicicleta se aplican típicamente con actuadores de cable o varilla operados por el conductor mediante palancas montadas en el manillar o controles de pedal. La fricción aplicada a las ruedas generalmente es cortesía de juegos de almohadillas de goma o material compuesto que se presionan contra el borde de la rueda, un disco montado en el cubo o la superficie interna de un tambor de cubo.
El sistema de frenos más común, y uno de los más antiguos, utilizado en una amplia gama de diferentes tipos de bicicletas es el freno de llanta. Esta variante de freno se basa en un conjunto de zapatas de freno montadas sobre la rueda en una pinza. Cuando se activa, la pinza cierra y presiona las zapatas de freno, típicamente bloques de goma resistentes al calor, contra la llanta. La fricción causada por el contacto entre los zapatos y la llanta libera energía de la bicicleta en movimiento, lo que la frena y finalmente la detiene.
Hay una amplia gama de diferentes diseños de pinzas utilizados en los frenos de llanta, incluidos los diseños de voladizo, tracción central y tracción lateral. Las pinzas suelen ser accionadas por un cable tipo Bowden operado por una palanca en el manillar. Estos frenos son fáciles de ajustar y reparar y bastante efectivos, aunque tienden a perder eficiencia cuando la llanta está mojada.
El segundo sistema de frenado comúnmente utilizado es el freno de tambor, ya sea como tipo de frenado dedicado o de frenado y de rueda libre. Operados por barras, cables o presión del pedal trasero, estos frenos presionan un conjunto de zapatas de freno contra el interior del cubo de la rueda de manera muy similar a los frenos de tambor en un automóvil. Los frenos de bicicleta de rueda libre son arreglos de freno de tambor únicos que permiten que la rueda trasera se “libere” mientras se desliza cuesta abajo y proporciona frenado a través de los pedales. Cuando el piloto pedalea hacia adelante, el cubo gira la rueda. Cuando los pedales se mantienen estáticos, la rueda trasera se libera, y cuando los pedales se empujan hacia atrás, activan el freno de tambor. También conocido como freno de pedal trasero, este tipo de sistema de frenado se usa ampliamente en los omnipresentes ciclos de roadster comunes en Asia y África.
El tercer tipo de sistema de frenos de bicicleta también obtiene su diseño de los frenos de automóviles. Los frenos de disco para bicicletas cuentan con un disco plano unido al cubo de la rueda que viaja a través de una pinza montada. La pinza presenta uno o más juegos de zapatas de freno accionadas por pistón que pueden ser operadas mecánica o hidráulicamente. Cuando se activa, el pistón empuja las zapatas contra el disco, aplicando así fuerzas de frenado a la rueda. Si bien son muy efectivos, estos frenos requieren varias modificaciones a los diseños de ruedas convencionales que agregan peso y costo a la bicicleta.