รถจักรยานยนต์ถูกพัฒนามาจากรถจักรยาน โดยลักษณะของรถจักรยานจะมีล้อหน้าและล้อหลังที่มีขนาดเท่ากัน กับกลไกการเหวี่ยงของที่เหยียบซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของล้อหลัง รถจักรยานที่กล่าวมานี้ก็เหมือนในลักษณะเดียวกับรถจักรยานยนต์ คือถูกพัฒนามาอีกต่อนึงจากรถจักรยานล้อสูง และรถจักรยานล้อสูงก็สืบทอดมาจากรถจักรยานในรุ่นก่อนที่ต้องใช้คนพลักและไม่มีกลไกการเหวี่ยงของที่เหยียบเพื่อส่งกำลัง
     ในปี ค.ศ.1800 ได้เริ่มมีการใช้เหล็กมาพันรอบล้อ และถูกเรียกว่า “โบนคลัชเชอร์” เพื่อทำให้เคลื่อนที่ง่ายขึ้น ต่อมานายก๊อทเลียบ เดมเลอร์ (Gottilieb Daimler) ซึ่งต่อมาคือผู้ก่อตั้งบริษัท เดมเลอร์-เบนซ์ (Daimler-Benz Corporation) ร่วมกับนายคารล์ เบนซ์ (Karl Benz) ได้ทำการสร้างรถจักรยานยนต์คันแรกของโลกขึ้นมาในปี ค.ศ.1885 โดยใช้ไม้เป็นวัสดุหลัก และใช้เครื่องยนต์ออตโต
     ถ้านับการขับเคลื่อนสิ่งที่มีสองล้อด้วยไอน้ำว่าเป็นรถจักรยานยนต์ ชนชาติอเมริกันอาจจะเป็นที่แรกที่มีการคิดค้น เครื่องจักรกลที่มีลักษณะที่กล่าวมาได้ถูกแสดงในงานละครสัตว์ทางภาคตะวันออกของสหรัฐอเมริกาในปี ค.ศ.1867 โดยถูกสร้างขึ้นโดยซิลเวสเตอร์ ฮาร์เวิร์ด โรเปอร์(Sylvester Howard Roper) จากรัฐแมสซาชูเซตส์ เครื่องยนต์นี้ใช้พลังงานจากถ่านหิน โดยจะมีโละหะแท่งยาวๆ สำหรับเชื่อมต่อเครื่องยนต์กับข้อเหวี่ยงของล้อหลัง เครื่องจักรนี้ได้ถูกลงบันทึกล่วงหน้าว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์รถจักรยานที่ถือว่าปลอดภัยอยู่ในยุคนั้น
     การพัฒนาส่วนมากในยุคสมัยนั้นจะถูกเน้นไปที่การออกแบบลักษณะ 3-4 ล้อ ซึ่งซับซ้อนพอประมาณที่จะทำให้เครื่องจักรนั้นสามารถที่จะเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องกังวลว่าจะล้ม ดังนั้นในปี ค.ศ.1892 นายมิลเล็ท(Millet) จึงได้คิดค้นเครื่องยนต์ 5 กระบอกสูบติดท้ายที่ล้อหลัง ซึ่งทำให้เป็นที่โด่งดังอย่างมาก
     แต่การผลิตรถสองล้อที่ถือว่าประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกนั้น มาจากนายฮิลเดอร์แบรนด์และนายวูฟมูลเลอร์ จากเมืองมิวนิค ประเทศเยอรมัน ในปี ค.ศ.1894 โดยลักษณะของโครงรถจะมีแทงค์สำหรับใส่น้ำมันเชื้อเพลิงด้านล่าง และกระบอกสูบที่เคลื่อนที่จากหน้าไปหลัง และใช้น้ำเป็นตัวหล่อเย็นอยู่เหนือเครื่องยนต์
     ปี ค.ศ.1895 บริษัทจากประเทศฝรั่งเศส ชื่อ เดเดียน-บูตอง (Dedion-Buton) ได้สร้างเครื่องยนต์ที่สามารถที่จะทำการผลิตเป็นจำนวนมากและสามารถใช้กับรถจักรยานยนต์ได้ ซึ่งมีลักษณะเล็ก, เบา, เครื่องยนต์ 4 จังหวะและใช้แบตเตอรี่จากคอยล์เพื่อจุดระเบิด หลังจากนั้นเครื่องยนต์นี้ได้ถูกลอกเลียนแบบไปใช้ทุกที รวมถึงอินเดียนและฮาร์เลย์เดวิดสันในประเทศสหรัฐด้วย