故事发生在二战后的罗马。职业介绍所前人潮涌动，众多人都在期盼着能得到工作。赋闲长达两年的安东终于在这儿被介绍到广告张贴所工作，不过有个前提条件，他必须得有自行车才能上岗。妻子无奈之下当掉家里所有的床单，才把之前当掉的自行车赎回。 第二天清晨，儿子布鲁诺认真地为爸爸擦好自行车，妻子也贴心地为他准备好午餐。安东到广告张贴所领了任务，一位经验丰富的工人给他指点完工作要点后，就留他独自干活。这时，一个小伙子趁安东工作时，骑上他停在路边的自行车迅速跑了。安东赶忙去追，却被眼线误导，追丢了目标。他向警察报了案，可没得到任何有用的帮助，只好向好友求助。好友建议他第二天一早去自行车市场找找，因为偷车人可能会在那儿卖车。 次日一大早，安东带着儿子和好友来到自行车市场，找了一阵毫无收获。接着他们又去了另一个自行车市场接着找。不巧，一场大雨把市场冲散了。父子俩在屋檐下躲雨时，发现那个偷车的小伙子在不远处和一个老乞丐交谈。安东追过去，那人骑车跑了。安东赶紧回来找老乞丐，追问小伙子的下落。老乞丐不肯说，安东父子跟着他到了一座教堂，安东再三要求老乞丐带他去找小伙子。没办法，老乞丐只好给了他一个地址，但不肯陪他去。他们的争吵声引来了教堂工作人员，老乞丐趁机溜走了。 按照老乞丐给的地址，父子俩来到一个贫穷的居民区，在那儿碰到了偷车的小伙子。小伙子一见他们撒腿就跑，安东把他揪到大街上。没想到围观的居民都是小伙子的邻居，这时小伙子突然抽搐起来。居民们都帮小伙子说话，指责并恐吓安东，即便布鲁诺找来警察也无济于事。面对众人充满敌意的目光，安东只好放弃。 父子俩沮丧地往回走。路过街口时，安东看到街边没人处停着一辆自行车，心里冒出一个念头。他赶忙让儿子先回家，自己偷偷去骑那辆车，结果被车主发现，还被路人抓住，要送他去警察局。街边等车的布鲁诺看到这一幕，跑过来哭喊着“爸爸”，使劲拉着父亲。车主看到哭泣的布鲁诺，让大家放了安东。安东木然地走在大街上，布鲁诺紧紧拉着父亲的手。看着身边的儿子，安东流下了眼泪，握紧了儿子的手，父子俩消失在了茫茫人海中。