アントニオ（ランベルト・マッジォラーニ）は長い失業のすえ、ようやく映画のポスター貼りの仕事を得た。仕事に必要な自転車を質屋から請け出すために彼はシーツを質に入れた。六歳の息子ブルーノ（エンツォ・スタヨーラ）を自転車に乗せ、彼はポスターを貼ってまわった。ところがちょっとしたすきに自転車が盗まれてしまった。自転車がなければまた失業だ。アントニオは無駄とはわかっていても警察に行った。毎日何千台も盗まれている時だ、警察は相手にしてくれない。こうしてアントニオ親子の自転車探しがはじまった。ローマの朝早く、2人は古自転車の市場に行った。ここで泥棒らしき男に会うが、証拠がない。その男と話していた乞食の跡をつけるが、乞食も逃げ出す。途方にくれて女占い師を訪ねるが、もちろんなんの答えもでない。いらいらしてついブルーノにあたってしまう。偶然泥棒を発見したが、かえって仲間にやられそうになる。ブルーノの機転で警官が来るが、肝心の自転車はない。やけになったアントニオはとうとう競技場の外にあった自転車を盗んでしまうが、たちまち捕ってしまった。子供の涙の嘆願に許されるが、アントニオは恥かしさに泣き、そんな父の手をブルーノは黙ってとって、タ暮のローマの道に姿を消すのだった。