Vaikka monet turhautuneet, mutta pelottomat viisivuotiaat lapset voivat olla eri mieltä, useimpien ihmisten on erittäin helppo tasapainottaa polkupyörällä. Ammattitaitoiset temppuilijat voivat kirjaimellisesti suorittaa temppuja muokatun polkupyörän jokaiseen osaan koskematta maahan tai edes polkemalla. Kun polkupyörä ja ajaja nousevat paikallaan olevasta asennosta, näyttää siltä, että pyörästä tulee yllättävän vakaa lyhyessä ajassa.
Joten miksi ei ole vaikeampaa tasapainottaa polkupyörällä kuin sen pitäisi olla? Vastaus löytyy tasapainosta ja muutamista fysiikan laeista. Monille vaikein osa polkupyörällä ajamisen oppimista on luoda tarpeeksi vauhtia polkemalla, jotta pyörä voi vakautua. Kun ratsastaja oppii asentamaan polkupyörän ja jakamaan painonsa, loput ovat pyörien, istuimen, polkimien, jarrujen ja ohjaustangon luonnollisen fysiikan varassa.
Polkupyörässä on kaksi pyörää suorassa linjassa. Aluksi tämä näyttää vaikeuttavan tasapainottamista, mutta fysiikka todella helpottaa sitä. Kun pyörivän pyörän kaltainen rakenne alkaa pyöriä yhteen suuntaan keskiakselin ympäri, se haluaa jatkaa liikkumista tähän suuntaan. Tietyllä nopeudella keskipakovoima ottaa vallan ja tekee pyörän työntämisestä tai vetämisestä toiseen suuntaan erittäin vaikeaa. Pyörivän polkupyörän tapauksessa keskipakovoiman luoma vastus on paljon voimakkaampi kuin painovoiman vetäminen maahan. Niin kauan kuin renkaat pyörivät ja osoittavat samaan suuntaan, polkupyörällä on paljon helpompi tasapainottaa kuin käyttää voimaa sen pudottamiseksi.
Toinen syy siihen, että polkupyörällä on helppo ylläpitää tasapainoa, on istuimen ja polkimien sijainti suhteessa pyöriin. Polkupyörän painopiste on hyvin lähellä istuinta ja linjalla polkimien yläpuolella. Kun ratsastaja kiinnittää polkupyörän ja jakaa painonsa istuimen, rungon ja ohjaustangon poikki, hän sijoittuu suoraan painopisteeseen. Tämä on sama tasapainon periaate, joka sallii köysitelijöiden liikkua ohuen langan yli painotetulla sauvalla. Kun ratsastaja tasapainoittuu painopisteen yläpuolelle, hänen on tehtävä vain pieniä säätöjä kääntyäkseen tai muuttaakseen suuntaa.
Jos polkupyörän renkaat olisivat tasapainossa sen sijaan, että ne olisivat täysin kohdakkain tai jos istuin olisi kaukana painopisteen edessä tai takana, polkupyörän tasapainottaminen olisi todella vaikeaa. Polkupyörästä tulee vakaa vain, kun se hyödyntää fysiikan luonnonlakeja ja tasapainon periaatteita. Yksipyöräinen on huomattavasti vähemmän vakaa kuin polkupyörä, mutta ajaja hyötyy silti siitä, että hän istuu suoraan painopisteen yläpuolella ja luo keskipakovoiman polkemalla.