Em circuitos ovais de até 250 metros, competem até 24 atletas em bicicletas sem freio e com apenas uma marcha. As bikes são projetadas de forma que o competidor possa alcançar as maiores velocidades e que não haja riscos de acidentes na pista em caso de alguma parada repentina ao longo da prova.

As competições são realizadas em cinco tipos de provas diferentes. Na prova de velocidade, em que participam 18 ciclistas, dois atletas competem por vez, percorrendo 1000 metros, dos quais apenas os últimos 200 são cronometrados. Quem completa o percurso primeiro é classificado para a próxima fase. Nesta, a disputa é em melhor de três baterias. O atleta que chegar na frente primeiro, vence.

Na prova de velocidade por equipes, grupos de três atletas largam de lados opostos do velódromo e têm de dar três voltas completas no circuito, um após o outro. Isto na categoria masculina – na feminina, duas atletas dão duas voltas no percurso. Ao completar as voltas, os ciclistas saem da pista, abrindo caminho para quem vem atrás. Nas fases eliminatórias e na final, as equipes largam juntas e de lados opostos na pista.

Equipes adversárias formadas por quatro atletas largam de lados opostos da pista na perseguição por equipes. Os grupos que conseguem o menor tempo ao percorrer a distância de 4.000 metros se classificam para a próxima fase. A prova termina quando, na etapa de disputa por medalhas, uma equipe chega à distância de um metro da outra.

No Keirin uma bicicleta elétrica controla a velocidade inicial da primeira parte da prova, que, no masculino é de 30km/h e de 25km/h no feminino. Os atletas não podem ultrapassar esta bicicleta até que a velocidade máxima da competição – 50km/h para os homens e 45km/h para as mulheres – seja atingida. A moto sai da pista cerca de duas voltas e meia antes do fim da prova e então os atletas aceleram a uma velocidade de até 70km/h até a linha de chegada. Quem chegar primeiro, vence. Caso um atleta ultrapasse a linha da roda traseira de quem estiver à sua frente, será desclassificado.

O Omnium é composto por seis provas: contrarrelógio, corrida por pontos, eliminação, perseguição individual, scratch e volta lançada. Vence quem conseguir somar o melhor desempenho em todas as provas. 

Uma das maiores estrelas do Ciclismo de Pista é o britânico Chris Hoy, que fez história não somente por ter se destacado ao conquistar a medalha de prata nas Olimpíadas de Sydney, a primeira da qual participou, mas por brilhar em diversas outras modalidades esportivas. Antes de iniciar-se na pista, Hoy competia no Mountain Bike e foi campeão de BMX na Escócia e vice britânico na mesma categoria. Seu primeiro ouro no Ciclismo de Pista foi na prova de contrarrelógio em Atenas, 2004.

Em Londres o ponto mais alto do pódio ficou com o britânico Jason Kenny, pela prova de velcidade individual. A prata foi para a França com Gregory Bauge e levou o bronze Shane Perkins, da Austrália. Na mesma prova, entre as mulheres, o ouro foi de Anna Meares, da Austrália. Victoria Pendleton, britânica, ficou com a prata e o bronze foi da chinesa Shuang Guo.

Chris Hoy subiu ao pódio pelo Keirin seguido por Maximilian Levy, da Alemanha, e pelo neozelandês Simon Mulder. Victoria Pendleton levou outra medalha, desta vez o ouro, e Shuang Guo, a prata. O bronze foi para Wai Sze Lee, de Hong Kong.

No Omnium, o dinamarquês Lasse Hansen conquistou o ouro, Bryan Coquard (França), a prata, e o bronze, Ed Clancy, da Grã-Bretanha, que também recebeu com a medalha Laura Trott na categoria feminina. Sarah Hammer, americana, ganhou medalha de prata, e a australiana Annette Edmondson, bronze. 

Na velocidade por equipe, o ouro ficou com a equipe britânica, a prata foi para a França e o bronze para a Alemanha, na categoria masculina. Na feminina, Alemanha, China e Austrália dividiram o pódio.

Na perseguição por equipe, entre os homens, a Grã-Bretanha novamente conquistou a medalha de ouro, seguida pela Austrália com a prata e o bronze da Nova Zelândia. Grã-Bretanha, Estados Unidos e Canadá foram os medalhistas na categoria feminina.

A sede do Ciclismo de Pista nas Olimpíadas de 2016 é o Velódromo Olímpico do Rio, que fica no Parque Olímpico da Barra.