Yksi nykypäivän uuvuttavimmista urheilutapahtumista on polkupyörävaihe. Useita päiviä kestävä – jopa kaksi viikkoa tai pidempi – etappikilpailu koostuu useista päivistä, joissa kilpailijat ajavat polkupyöränsä pitkiä matkoja. Vaihekilpailu voi sisältää useita kilpailuita, mukaan lukien normaali maantiekilpailu, henkilökohtainen aika -ajo ja joukkueen aika -ajo. Vaihekilpailussa jaetaan useita palkintokategorioita: yleinen johtaja, paras kiipeilijä, paras pikajuoksija, paras nuori ratsastaja (tai uusi ratsastaja) jne. Kuuluisia etappikilpailuja ovat Tour de France, Giro d’Italia ja Vuelta Espana.
Vaihekilpailun normaalissa vaiheessa ratsastajat aloittavat massiivisesti ja käyttävät usein joukkuetaktiikoita päästäkseen ryhmästä eteenpäin. Yksi tärkeimmistä taktiikoista on vedonlyönti tai toisen ratsastajan taakse ajaminen tuulenkestävyyden vähentämiseksi. Joukkueen jäsenet vuorottelevat, kuka johtaa – leikkaa vastatuulen – ja kuka vetää pysyen muiden ratsastajien takana. Tätä kutsutaan vetojen ottamiseksi. Vaihekilpailun edetessä pelotoniksi kutsuttu kilpailijaryhmä alkaa hajota valmistautuessaan maaliin. Jos kyseinen etappikilpailun vaihe on vuoristokilpailu, kunkin joukkueen parhaat kiipeilijät pääsevät nousemaan voitosta. Tämä voi tapahtua varhaisessa vaiheessa tai myöhemmin loppua kohden. Jos vaihe on sprinttimaali, joukkueiden parhaat pikajuoksijat pääsevät maaliviivan viivaan.
Henkilökohtainen aika -ajo vaihekilpailun aikana testaa kunkin ratsastajan yksilölliset kyvyt. Rata on paljon lyhyempi kuin normaali vaihe ja vaatii erikoistyyppisen polkupyörän, nimeltään aikakokeilupyörä, jolla on aggressiivisempi ajoasento, aerodynaamiset letkut ja usein kiinteä takapyörä tuulenkestävyyden vähentämiseksi. Vaihekilpailun tässä osassa yksittäiset kilpailevat nopeimmin tietyn radan aikana. Joukkueen aika -ajo perustuu samaan konseptiin, paitsi että koko kilpailijajoukkue työskentelee yhdessä nopeimman ajan saamiseksi.
Vaihekilpailun voittaja määräytyy nopeimpien aikojen ja yksittäisten etappibonusten yhdistetyn pistemäärän perusteella. Johtaja missä tahansa vaiheessa kilpailua käyttää tyypillisesti erikoispaitaa. Esimerkiksi Tour de France -tapahtumassa johtaja pukeutuu keltaiseen pelipaitaan osoittaakseen olevansa johtoasemassa. Johtajan paita voi vaihtaa omistajaa useita kertoja kilpailun aikana, mutta kilpailun lopullinen voittaja palkitaan viimeisellä keltaisella paidalla.