אופניים, הנקראים גם דו-אופן, הם כלי רכב המונע על ידי כוח אדם או מנוע, המופעל באמצעות דוושות, בעל מסלול יחיד, עם שני גלגלים המחוברים לשלדה, זה מאחורי זה. רוכב אופניים נקרא רוכב אופניים.
בשנת 1817, הברון הגרמני קרל פון דרייס, עובד מדינה של הדוכס הגדול מבאדן בגרמניה, המציא את ה-Laufmaschine שלו (בגרמנית: "מכונת ריצה"), הטענה המאומתת הראשונה לאופניים בשימוש מעשי, שכונו על ידי העיתונות Draisine באנגלית, או draisienne בצרפתית. באותה שנה הציג דרייס את המכונה שלו לציבור במנהיים.
בשנת 1818 רשם קרל פון דרייס פטנט על העיצוב שלו, שהיה המכונה הדו-גלגלית הראשונה שהצליחה מסחרית, ניתנת להיגוי ומונעת על ידי אדם, שנקראה בדרך כלל ולוסיפד, וזכתה לכינויים "סוס תחביב" או "סוס דנדי". היא יוצרה בתחילה בגרמניה ובצרפת.
רוכבים בלונדון שחקו את מגפיהם במהירות מפתיעה, ואופנת הרכיבה על סוס הדנדי, האופניים, הסתיימה בתוך שנה, בשנת 1819, לאחר שרוכבים על מדרכות נקנסו בשני ליש"ט.
בשנת 1839, כלי הרכב הדו-גלגלי הראשון המונע מכנית נבנה אולי על ידי קירקפטריק מקמילן, נפח סקוטי, אם כי הטענה שנויה במחלוקת לעיתים קרובות. אחיין טען מאוחר יותר שדודו פיתח עיצוב הנעה אחורית באמצעות דוושות המותקנות במרכז המחוברות במוטות לארכובה אחורית, בדומה להילוכים של קטר קיטור.
קירקפטריק מקמילן נקשר גם למקרה המתועד הראשון של עבירת תנועה באופניים, כאשר עיתון בגלאזגו דיווח ב-1842 על תאונה שבה "ג'נטלמן אנונימי מדאמפריס-שייר... רכוב על ולוסיפד... בעל עיצוב גאוני" הפיל ילדה קטנה בגלאזגו ונקנס בחמישה שילינג.
אף שאינם חלק מההיסטוריה של הדו-אופן ("אופניים"), העשורים שבין 1820 ל-1850 היו עדים לפיתוחים רבים בנוגע לכלי רכב המונעים על ידי אדם, שלעיתים קרובות השתמשו בטכנולוגיות דומות לדרייזין, גם אם הרעיון של עיצוב דו-גלגלי עובד, הדורש מהרוכב לשמור על שיווי משקל, נדחה. למכונות החדשות הללו היו שלושה גלגלים (תלת-אופן) או ארבעה (ארבע-אופן) והן הגיעו במגוון רחב מאוד של עיצובים, תוך שימוש בדוושות, דוושות רגל וארכובות יד, אך עיצובים אלו סבלו לעיתים קרובות ממשקל גבוה והתנגדות גלגול גבוהה. עם זאת, וילארד סוייר מדובר ייצר בהצלחה מגוון כלי רכב בעלי 4 גלגלים המופעלים בדוושות וייצא אותם ברחבי העולם בשנות ה-50 של המאה ה-19.
בשנת 1853, שוב, גרמניה הייתה מרכז החדשנות, כאשר פיליפ מוריץ פישר, שהשתמש בדרייזין מאז שהיה בן 9 כדי ללכת לבית הספר, המציא את האופניים הראשונים עם דוושות. ה-Tretkurbelfahrrad משנת 1853 עדיין קיים ומוצג לציבור במוזיאון העירוני בשוויינפורט.
בתחילת שנות ה-60 של המאה ה-19, הנפח פייר מישו, מלבד ייצור חלקים לתעשיית הכרכרות, ייצר "vélocipède à pédales" בקנה מידה קטן, שבו לקח את עיצוב האופניים לכיוון חדש על ידי הוספת הנעת ארכובה מכנית עם דוושות על גלגל קדמי מוגדל. האחים העשירים אמה ורנה אוליבייה היו סטודנטים בפריז באותה תקופה, והיזמים הצעירים והממולחים הללו אימצו את המכונה החדשה.
היסטוריון האופניים דייוויד ו. הרליהי מתעד שללמנט טען שיצר את אופני הדוושות בפריז ב-1863. הוא ראה מישהו רוכב על דרייזין ב-1862, ואז עלה בדעתו הרעיון להוסיף לה דוושות. עובדה היא שהוא הגיש את הפטנט המוקדם והיחיד לאופניים מונעי דוושות, בארה"ב ב-1866. שרטוט הפטנט של ללמנט מראה מכונה שנראית בדיוק כמו הדרייזין של ג'ונסון, אך עם הדוושות והארכובות הסיבוביות מחוברות לטבור הגלגל הקדמי, וחתיכת ברזל דקה מעל השלדה שמשמשת כקפיץ התומך במושב, לרכיבה נוחה מעט יותר.
ביולי 1865, ללמנט עזב את פריז, חצה את האוקיינוס האטלנטי, התיישב בקונטיקט ורשם פטנט על הוולוסיפד, ומספר ההמצאות והפטנטים הקשורים זינק בארה"ב. הפופולריות של המכונה גדלה משני עברי האוקיינוס האטלנטי, ועד 1868–69, שיגעון הוולוסיפד היה חזק גם באזורים כפריים.
בשנת 1868 רולי טרנר, סוכן מכירות של חברת מכונות התפירה קובנטרי, שהפכה עד מהרה לחברת קובנטרי משיניסטס, הביא אופני מישו לקובנטרי, אנגליה. דודו, ג'וזאיה טרנר, ושותפו העסקי ג'יימס סטארלי השתמשו בזה כבסיס ל'דגם קובנטרי' במה שהפך למפעל האופניים הראשון בבריטניה.
יחד עם חברם ז'ורז' דה לה בוגליז, הם הקימו שותפות עם פייר מישו, Michaux et Cie ("מישו ושות'"), בשנת 1868, תוך הימנעות משימוש בשם משפחת אוליבייה והישארות מאחורי הקלעים, שמא המיזם יתברר ככישלון.
בשנת 1869, היצרן המתועד הראשון של דו-גלגליים מונעי מוטות, אופני דוושות רגל, היה תומאס מקול, מקילמרנוק. העיצוב קיבל השראה מהוולוסיפד הצרפתי בעל הארכובה הקדמית מסוג ללמנט/מישו.
מספר המצאות עקבו אחרי הוולוסיפד, על ידי פייר מישו ופייר ללמנט, תוך שימוש בהנעה אחורית, הידועה שבהן היא הוולוסיפד מונע המוטות של הסקוטי תומאס מקול ב-1869.
מרעיד העצמות, השם הנפוץ לאופניים באמריקה באותה תקופה, נהנה מתקופת פופולריות קצרה בלבד בארצות הברית, שהסתיימה עד שנת 1870. קיים ויכוח בין היסטוריוני אופניים לגבי הסיבה לכישלונו בארצות הברית, אך הסבר אחד הוא שפני הדרכים האמריקאיות היו גרועים בהרבה מאלו האירופיות, ורכיבה על המכונה בדרכים אלו הייתה פשוט קשה מדי.
בתחילת שנות ה-70 של המאה ה-19, אופני הגלגל הגבוה היו ההמשך הלוגי של ה"בונשייקר" (מרעיד העצמות), כאשר הגלגל הקדמי הוגדל כדי לאפשר מהירויות גבוהות יותר, מוגבל על ידי אורך הרגל הפנימית של הרוכב, הגלגל האחורי קטן, והשלדה הפכה לקלה יותר. הצרפתי אז'ן מאייר, ממציא חישורי הגלגל באופניים, נחשב כיום על ידי ה-ICHC לאבי אופני הגלגל הגבוה במקומו של ג'יימס סטארלי.
בארצות הברית, תושבי בוסטון כמו פרנק וסטון החלו לייבא אופניים בשנים 1877 ו-1878, ואלברט אוגוסטוס פופ החל בייצור אופני ה"קולומביה" בעלי הגלגל הגבוה שלו בשנת 1878, והשיג שליטה על כמעט כל הפטנטים הרלוונטיים, החל מהפטנט של ללמנט משנת 1866. פופ הוריד את התמלוגים (דמי הרישוי) שבעלי פטנטים קודמים גבו ותבע את מתחריו בבית המשפט בנוגע לפטנטים. בתי המשפט תמכו בו, והמתחרים או ששילמו תמלוגים (10 דולר לאופניים), או שהוא אילץ אותם לצאת מהעסק.
עד שנת 1884, אופני גלגל גבוה ותלת-אופן היו פופולריים יחסית בקרב קבוצה קטנה של אנשי המעמד הבינוני-גבוה בכל שלוש המדינות, כאשר הקבוצה הגדולה ביותר הייתה באנגליה. השימוש בהם התפשט גם לשאר העולם, בעיקר בשל היקפה של האימפריה הבריטית.
ג'ון קמפ סטארלי, אחיינו של ג'יימס, ייצר בשנת 1885 את אופני הבטיחות המוצלחים הראשונים, ה-"Rover", אותם מעולם לא רשם כפטנט. הם כללו גלגל קדמי בעל יכולת היגוי עם זווית קסטר משמעותית, גלגלים בגודל שווה והנעה בשרשרת לגלגל האחורי.
ב-10 באוקטובר 1889, אייזק ר. ג'ונסון, ממציא אפרו-אמריקאי, הגיש פטנט על אופניים מתקפלים – הראשונים עם שלדת יהלום מודרנית מזוהה, דפוס שעדיין משמש באופניים של המאה ה-21.
גרסת הנשים לעיצוב ה-roadster הייתה קיימת כבר בשנות ה-90 של המאה ה-19. הייתה להם שלדת כניסה נמוכה (step-through) במקום שלדת היהלום של דגם הגברים, כדי שנשים, עם שמלותיהן וחצאיותיהן, יוכלו לעלות ולרכוב על האופניים בקלות, והם הגיעו בדרך כלל עם מגן חצאית כדי למנוע מהשמלות והחצאיות להסתבך בגלגל האחורי ובחישורים.
בשנת 1893 הומצא אופני השכיבה, שהם אופניים המציבים את הרוכב בתנוחת שכיבה לאחור. רוב רוכבי אופני השכיבה בוחרים בסוג עיצוב זה מסיבות ארגונומיות: משקלו של הרוכב מתחלק בנוחות על פני שטח גדול יותר, כשהוא נתמך על ידי הגב והישבן.
אופניים המשיכו להתפתח כדי להתאים לצרכים המגוונים של הרוכבים, כאשר הילוכים (מעביר הילוכים), מערכת תמסורת בעלת יחס משתנה המשמשת בדרך כלל באופניים, המורכבת משרשרת, גלגלי שיניים מרובים בגדלים שונים ומנגנון להעברת השרשרת מגלגל שיניים אחד למשנהו, פותחו בצרפת בין השנים 1900 ל-1910 בקרב תיירי אופניים, ושופרו עם הזמן.
בשנת 1934, איגוד האופניים הבינלאומי (UCI) אסר על אופני שכיבה מכל צורות המרוצים המאושרים רשמית, לבקשת תעשיית האופניים הקונבנציונלית, לאחר שפרנסיס פור, שהיה ידוע יחסית מעט, ניצח את אלוף העולם אנרי למואן ושבר את שיא השעה של אוסקר אג בחצי מייל בזמן שרכב על ה-Velocar של מושה.
במהלך מלחמת סין-יפן השנייה, יפן השתמשה בכ-50,000 חיילי אופניים. המערכה במלאיה ראתה שימוש רב באופניים. היפנים החרימו אופניים מאזרחים בשל השפע שלהם בקרב האוכלוסייה האזרחית. חיילי האופניים היפנים היו יעילים הן במהירות והן בכושר הנשיאה, שכן יכלו לשאת 36 קילוגרמים של ציוד בהשוואה לחייל בריטי רגיל, שיכול היה לשאת 18 קילוגרמים.
ליחידות ה-Volksgrenadier הגרמניות צורף גדוד של חיל רגלים רכוב על אופניים. הפלישה לפולין ראתה שימוש רב בסיירים רכובים על אופניים, כאשר כל פלוגת אופניים השתמשה ב-196 זוגות אופניים ואופנוע אחד. עד ספטמבר 1939, גויסו 41 פלוגות אופניים.
למרות שאופניים בעלי הילוכים היו ידועים היטב בתקופה זו, רוב או כל האופניים הצבאיים ששימשו במלחמת העולם השנייה היו בעלי הילוך יחיד. אופניים שימשו את הצנחנים במהלך המלחמה כדי לסייע להם בתחבורה, מה שיצר את המונח "אופני מפציצים" (bomber bikes) כדי להתייחס למטוסים אמריקאים שהצניחו אופניים לשימוש החיילים.
באמצע המאה, היה סגנון אופניים דומיננטי שנקרא אופני מרוץ. אופניים קלים יותר, עם מעצורי יד, צמיגים צרים ומערכת הילוכים בעלת שלוש מהירויות בנאבה, שלעיתים קרובות יובאו מאנגליה, הפכו פופולריים לראשונה בארצות הברית בסוף שנות ה-50.
ה-Flying Pigeon עמד בחזית תופעת האופניים ברפובליקה העממית של סין. כלי הרכב היה אמצעי התחבורה המאושר על ידי הממשלה. לאורך שנות ה-60 וה-70, הלוגו הפך לשם נרדף לכמעט כל האופניים במדינה.
בבריטניה, הפופולריות של אופני ה-utility roadster דעכה באופן ניכר במהלך תחילת שנות ה-70, כאשר פריחה ברכיבה על אופניים למטרות פנאי גרמה ליצרנים להתמקד באופני ספורט קלי משקל (10–14 ק"ג) וברי השגה עם מערכת הילוכים, שהיו למעשה גרסאות מעט שונות של אופני המרוץ של אותה תקופה.
בתחילת שנות ה-70, כאשר בני נוער חיקו את גיבורי המוטוקרוס שלהם על אופניהם, אופני ה-BMX, אופניים שתוכננו במיוחד ובעלי גלגלים של 16 עד 24 אינץ' (כשהסטנדרט הוא גלגל 20 אינץ'), נוצרו במדינת קליפורניה. הסרט התיעודי על מרוצי אופנועים משנת 1971, On Any Sunday, נחשב בדרך כלל למי שהעניק השראה לתנועה ברחבי ארה"ב, שכן בסצנת הפתיחה נראים ילדים רוכבים על אופני ה-Schwinn Sting-Ray שלהם בשטח.
בשנת 1981 הופיעו בארה"ב אופני ההרים הראשונים בייצור המוני, שנועדו לשימוש מחוץ לכביש על פני מגוון משטחים. הם זכו להצלחה מיידית, ודוגמאות נחטפו ממדפי הקמעונאים במהלך שנות ה-80, כאשר הפופולריות שלהם הונעה על ידי החידוש שברכיבת שטח והרצון הגובר של תושבי הערים לברוח מסביבתם באמצעות רכיבת אופני הרים וספורט אתגרי אחר.
בתחילת שנות ה-80, Flying Pigeon הייתה יצרנית האופניים הגדולה במדינה, ומכרה 3 מיליון זוגות אופניים בשנת 1986. דגמי ה-20 ק"ג השחורים בעלי הילוך יחיד שלה היו פופולריים בקרב עובדים, והייתה רשימת המתנה של מספר שנים כדי להשיג אחד, וגם אז הקונים נזקקו ל-guanxi (קשרים) טובים בנוסף לעלות הרכישה, שהייתה שוות ערך לכארבעה חודשי שכר עבור רוב העובדים.
עד שנת 1990, אופני ה-roadster כמעט נעלמו, בעוד שמכירות האופניים השנתיות בבריטניה הגיעו לשיא של כל הזמנים עם 2.8 מיליון, כאשר כמעט כולם היו דגמי הרים ודגמי כביש/ספורט.
בשנות ה-2000, עיצובי האופניים נטו לכיוון התמחות גוברת, ככל שמספר רוכבי האופניים המזדמנים, הפנאי והיוממים גדל. עבור קבוצות אלו, התעשייה הגיבה עם אופני הכלאיים, המשווקים לעיתים כאופני עיר, אופני שטח או אופני יוממות. אופני כלאיים משלבים אלמנטים של אופני מרוץ כביש ואופני הרים, אם כי המונח מיושם על מגוון רחב של סוגי אופניים.