国际自行车联盟（法语：Union Cycliste Internationale，英语：International Cycling Union，简称：UCI）成立于1900年4月14日，是一个以监督各国自行车赛为任务，并针对各种不同的赛制订出相关规章的非营利组织，目前总部设在瑞士埃格勒“世界自行车中心”（World Cycling Centre）。
国际自行车联盟除了针对不同赛制（性别差异、比赛道路差异、比赛阶层与规模不同）会订出相关的竞赛规章与对应的积分制度以外，还针对各国（或洲际等级）的自行车队或选手订出相关的条款（包括禁药），防止不法事件的发生。该协会目前也负责监督世界公路自行车冠军锦标赛，以及其他相关的大型自行车赛事（包括洲际比赛、奥运资格赛等），参赛选手如果在某个组别获胜的话，就必须依照组别的差异，穿上不同颜色的自行车领衫，而如果是在世界锦标赛等级以上的比赛，获得个人总冠军，该名车手到退役之前，都要穿上印有UCI标志与五色条纹的世界冠军服（Rainbow Jersey，中文译为彩虹衫）。
1900年4月14日，比利时、美国、法国、意大利、瑞士等五国的自行车协会，在法国巴黎组成国际自行车联盟。
到了1965年，在国际奥林匹克委员会（当时的奥运较偏业余）的压力下，国际自行车联合会建立了两个次要组织，分别是国际业余自行车协会（英语：International Amateur Cycling Federation，法语：Fédération Internationale Amateur de Cyclisme，简称FIAC）与国际职业自行车协会（英语：International Professional Cycling Federation，法语：Fédération Internationale de Cyclisme Professionnel，简称FICP），并与旗下的两项协会进行沟通协调。
当时，国际业余自行车协会是设在罗马，有127个会员组织横跨五大洲，势力比其他两组织要大，并且主要是以东方集团的国家所组成的业余组织居多，主力全部放在奥林匹克运动会；国际职业自行车协会则是在卢森堡，在某些比赛或场合中，和国际业余自行车协会相抗衡；国际自行车联盟则是在瑞士日内瓦。
直到1992年，国际自行车联盟重新再把当初建立的两个次要组织整合，并将其成为所属的旗下组织，此外，总部也迁到邻近国际奥林匹克委员会的洛桑。
2002年4月14日，国际自行车联盟除了迁移总部到瑞士埃格勒之外，更在总部附近成立世界自行车中心（World Cycling Centre）与建立专属的室内自行车赛车场，以作为培训精英选手、教育训练、举办大型比赛时使用。
依照各洲不同的分布，而由各会员国组成的洲际自行车联邦组织，包括：
此外，在各洲际间的组织下也包含各会员国组成的自行车协会。
以负责掌管UCI ProTour为主的独立委员会，并不会介入各洲际的比赛，目前主席为维多李奥‧亚多尼（Vittorio Adorni）。
是UCI重要的决策层，负责UCI相关竞赛的运作决策。
依照各种比赛的不同，所组成的委员会，目前共17个旗下部门进行运作（包含教育训练部门），而UCI洲际巡回赛正是由此单位进行统筹的。
2002年4月14日，世界自行车中心成立，并获得国际奥林匹克委员会认可，作为培育国际级自行车手、裁判、教练的地方，且针对不同的对象，设计不同的训练课程。此外，世界自行车中心也在2002年起，开始资助各国的自行车协会，进行各地的人才培训。
执行管理委员会决策的相关规章，并与退役的精英自行车手进行联系的服务。
分为技术顾问（Technical Delegate）与裁判群（Commissaire），前者以协助监督赛事之仲裁与判决为主，通常也会在比赛中建立“仲裁委员会”，后者则是进行比赛的判决，当判决无法进行最终结果时，则交由仲裁委员会进行处理。
依照国际自行车联盟在2005年公布的新制度中，针对参赛团队等级，共分为五级：
1998年─2004年，UCI世界杯公路赛正式举办，并将以往举办的一日职业公路赛，改制成季节性的比赛，而此项比赛后来被UCI职业巡回赛取代，并且，UCI职业巡回赛还融入了UCI三大赛事（环法自行车赛、环义自行车赛、环西自行车赛）与其他重要赛事等。
为了扩展参赛人口与全球各地的职业自行车公路赛知名度，国际自行车联盟也推展了洲际性的比赛，称之UCI洲际巡回赛（UCI Continental Circuits），并且在各地举行。
自1959年起，开始设置世界女子公路自行车赛，并于1994年，将女子公路计时冠军融入后来改制的世界女子公路自行车锦标赛，并且形成例行的季赛。
针对UCI洲际巡回赛，国际自行车联盟将比赛等级依照规模与重要性，分成：Hors Class（超级，缩写为HC）、一级与二级。
以绕圈的方式进行，并且依照性别不同也有相对应的比赛，成绩采计有分个人与团体，目前此类比赛是以世界场地自行车锦标赛最为著名。
近似于登山车赛，但此项比赛通常在冬季进行，地点多选在崎岖不平的路面进行，目前以UCI世界杯自行车越野赛最为著名，而此项比赛现已被UCI自行车越野世界锦标赛给取代。
UCI 举办的登山车暨攀岩车世界锦标赛，是每年登山车界最重要且最有名的赛事，赛制包含越野赛（Cross-Country）、四人土坡竞速（4-Cross，又称4X）、速降赛（Downhill），并且由多项攀岩车与登山车相关的世界锦标赛所组成，而此项年度举办的比赛，最早是于1991年首度开办。
1996年，UCI世界杯极限自行车系列赛（UCI BMX World Cup）开办，于2000年吹熄灯号。后来，因为赛制的大幅修正，2003年9月19日起，UCI极限自行车超级越野赛（UCI BMX Supercross World Cup）正式举办，并取代之前的世界杯极限自行车系列赛。
而比赛场地也改成在室内，场地内设有特殊设计的障碍坡道，提供参赛者展现跨越障碍、跳跃、飞速的高阶技巧。
在室内进行的比赛，有自行车球（Cycle Ball）竞赛与花式自行车（Artistic cycling）竞赛，但是并未包含极限自行车赛，场地赛虽然也有室内进行的比赛，但并未包含在UCI室内自行车锦标赛中。
