원동기를 장착하여 그 동력으로 주행하는 이륜차(二輪車). 영어의 오토바이시클(autobicycle)을 약해서 오토바이라고도 한다. 한국의 도로교통법에서는 모터사이클을 이륜자동차라고 한다. 모터사이클은 일반적으로 소형의 가솔린 기관을 탑재한 이륜차를 지칭하나, 자전거에 보조기관을 설치한 모페드(moped), 스쿠터(scooter), 삼륜식(三輪式)인 사이드카(sidecar) 등을 모터사이클에 포함시킨다.

자전거에 보조동력장치를 설치하고 주행(走行)하려는 시도는 오랜 옛날부터이며, 1869년 프랑스인 G.미쇼의 증기기관(蒸氣機關), 85년 독일인 G.다임러의 가솔린 기관에 의한 세계 최초의 시험주행이 있었으나, 실용화된 것은 자동차보다 늦은 1900년 전후이다.

초기 모터사이클은 자전거와 마찬가지로 발로 밟는 페달로 주행을 시작, 기관을 시동시키는 것이 많았는데, 이것은 고장이나 급한 언덕길의 등판(登坂)에 대비하는 뜻도 있었다. 그 후 경량기관 개발과 공기 타이어 개량 등에 힘입어 순식간에 독일과 프랑스를 중심으로 전 유럽과 미국에 보급되었다. 이에 따라 제조회사의 수가 증가되고 대량생산됨에 따라 가격이 저렴해지고 사용이 편리하여 널리 사용되게 되었다.

55년경까지 영국·독일·이탈리아·프랑스 등의 유럽 각국에서는 각각 연간 100만대 정도를 생산하였다. 60년대 이후 일본도 모터사이클 기술이 인정되었고, 값이 싸며 고장도 적다는 점에서 세계 시장에 진출하여 세계 제1의 모터사이클 생산국이 되었다. 한국은 60년대에 들어 처음으로 기관배기량 50 cc 모터사이클 생산을 시작하였으며, 94년 현재 2개 회사가 있고, 총생산능력은 연간 20여만 대나 된다. 생산되는 차종(車種)은 10여 종이 있는데, 기관 배기량별로는 50 cc, 90 cc, 125 cc 및 250 cc가 있으며, 125 cc가 주류를 이룬다.

기관의 크기로 보아 자전거에 보조용 동력장치를 설치한 모페드에서부터 소형 자동차보다 큰 기관을 탑재한 중량급에 이르기까지 다양하다. 구조도 차체에 걸터앉아 타는 정통적인 것에서부터 양발을 가지런히 하고 앉는 스쿠터에 이르기까지 종류가 많다. 또 승객 전용의 측차 붙이차체로 된 사이드카, 전2륜(前二輪)의 캐빈스쿠터 등도 제작되고 있다.

세계적으로 처음에는 서민의 발로써 사업용으로 사용되었기 때문에 실용차가 주력이었으며, 그 종류도 소형의 모터바이크·스쿠터에서부터 무거운 하물을 적재할 수 있는 중량차까지 많이 사용되었다. 그러나 최근에 소형 자동차의 보급으로 도로가 번잡해짐에 따라 운전이 위험해지고, 비바람에 노출되는 점 등 때문에 사용자가 줄어들고 있으며, 근래에는 경찰 순시, 우편·신문·요리 배달 등의 특수목적에 주로 사용된다.

다만 배기량 50 cc 이하인 자전거에 가까운 미니바이크(minibike)나 여성용의 소프트바이크(softbike)는 자전거 대신에 이탈리아·프랑스·일본 등에서 사용된다. 스포츠·레저용 모터사이클은 증가되고 있는데, 작은 것은 포켓바이크라고 하는 20~30 cc의 소형기관으로 달리는 것, 로드서핑(road surfing)·롤러스케이트에 기관을 장치한 것에서부터 큰 것은 1,000∼1,500 cc에 4∼6기통의 기관을 탑재하고 중량이 300 kg 이상 되는 대형의 관광자동차까지 제작되고 있다.

또 들판·해변가 등 도로 이외에서 주행할 수 있는 오프로드머신(off-road-machine)도 있다. 지름이 큰 바퀴에 높은 위치에 장치한 기관으로 거친 들판에서도 주행할 수 있는 모토크로스차·시운전차, 작은 바퀴에 굵은 타이어를 끼우고 하천 부지의 암석 위나 해변의 모래 위에서도 자유롭게 주행할 수 있는 지프차와 같은 모터사이클도 있다. 또 골프장·유원지 등에서 누구나 자유롭게 사용할 수 있는 전동식의 고카트(go-cart)도 있는데, 이것은 소음이 적고 운전하기 쉬워서 넓은 부지의 공장 내에서도 이용된다.

모터사이클 경주에서는 50~1,000 cc 정도까지 배기량으로 구분되어 자동차와 마찬가지로 경주한다. 시속 200∼300 km의 고성능차도 있는데, 이러한 것의 차체는 물론 탄 사람의 공기저항을 경감시키기 위해 유선형의 바람받이를 장착한다. 한편 속도의 절대기록에 도전하는 레코드 브레이커는 로켓과 같은 모양의 차체에 운전자가 위를 향해 누운 자세로 타고 작은 창을 통해 좌우를 살피면서 운전하게 되어 있다. 이것은 직선 코스만을 달리기는 하나 시속 500 km에 가까운 기록을 세운다.

프레임·기관·바퀴·동력전달장치·완충장치 등으로 구성되며, 클러치와 변속기는 기관과 일체로 조립되어 프레임에 설치되어 있다.
⑴ 프레임:강관(鋼管)·강판을 주체로 하여 경량이면서 충분한 강도와 강성을 가지도록 제작되어 있다. 강관 프레임은 중량차에 많으며, 기관을 차체에 장착하는 정도의 형식으로 되어 있다. 강판 프레임은 비교적 경량차에 많고, 프레스 성형한 부재를 용접하여 제작한다. 외형에 대한 자유도가 크며 T본·V본·세븐 스타일 등의 형식이 있다.
⑵ 기관:2사이클 또는 4사이클의 공랭식 가솔린기관이 사용되며, 모두 고속기관이므로 배기량당의 출력이 크다.
⑶ 동력전달장치:기관의 회전속도가 크기 때문에 기관과 클러치 사이에 제1감속기를 두고 클러치·변속기·스프로킷과 체인 또는 구동축, 증감속기를 거쳐 뒷바퀴에 전달하는 경로로 되어 있다. 또 조작을 쉽게 할 수 있도록 자동변속기·원심클러치를 사용하는 것도 있다.
⑷ 완충장치:바퀴의 상하운동을 직접 또는 링크를 거쳐 유압 댐퍼 등에 전달시켜 완화시키게 되어 있다. 앞바퀴용에는 텔레스코프형과 보텀링크형이, 뒷바퀴에는 스윙암형의 것이 주로 사용된다.
⑸ 바퀴:거의 전부가 강선 스포크 바퀴를 사용한다.
⑹ 장비품:소형이면서 용량이 큰 축전지를 가지고, 시동전동기·점화장치에 자동진각장치를 둔 것이 많다. 안전성의 향상을 위하여 등화류를 대형으로 강력하게 하고, 돌출부 형상의 개량, 독립 2계통 브레이크의 사용, 화재의 방지 등에 역점을 두고 있다. 모터사이클을 운전하려면 장갑·방진안경·안전헬멧·안전화 등을 착용해야 한다. 저공해 대책으로는 소음저감을 위해 소음기를 사용하고, 대기오염 대책면에서는 배출가스의 절대량이 적기 때문에 법적으로 규제하지 않으나, 앞으로 기통용량이 큰 것부터 규제될 것이다.

【현상】 모터사이클의 외관은 그 역사의 시작에서 현재에 이르기까지 거의 변한 것이 없으나, 내부에 장착된 기관은 소형화·대출력화되고 변속기는 단수를 늘려 고성능화하였으며, 또 기통수를 늘려 수냉식으로 하거나 자동변속기를 사용하여 승차감과 조작의 편리성을 향상시키고 있다.

바퀴는 스포크식 뿐만 아니라 알루미늄 합금의 디스크도 등장하였고, 브레이크도 와이어식의 드럼으로부터 유압의 디스크식으로 되는 등 내구성(耐久性)이나 정비성의 개선이 이루어졌다. 또 구동용 체인도 축구동식으로 바뀌는 등 자동차와 비슷한 구조의 것이 증가되고 있다. 기관의 시동장치도 옛날의 페달식·킥식 외에 전동식·스프링식 등이 있어 여성도 쉽게 탈 수 있도록 이지드라이브(easy drive)화도 한창이다.