Колёса являются компонентом, оказывающим наиболее сильное влияние на производительность шоссейного самоката. Стандартный диаметр переднего колеса 28 дюймов. Идеальное колесо должно быть жёстким, чтобы не поглощать энергию на свою деформацию, лёгким, чтобы облегчить разгон и движение в подъём, а также должно обладать хорошей аэродинамикой. Эти параметры противоречат друг другу, так как более жёсткие и аэродинамичные колёса обладают большим весом и моментом инерции. Каждый тип колёс предназначается для конкретных условий эксплуатации и обладает соответствующими характеристиками. Обычно колёса классифицируют по высоте обода:

Низкопрофильные колёса с высотой обода около 1-1.5 см. Они обладают самым низким моментом инерции, что делает их идеальными для внезапных атак из-за спины соперника в велогонках при движении в пелотоне, когда требуется быстро увеличить скорость. Также эти колёса хорошо подходят для езды в подъём благодаря малому весу. Однако, относительно плохая аэродинамика и низкая жёсткость делают их малопригодными для участия в гонках с раздельным стартом и спринтах.

Среднепрофильные колёса имеют обод высотой около 2-4 см. Являются универсальными и хорошо подходят для любых целей.

Высокопрофильные колёса с ободом высотой около 5-10 см. Обладают отличной аэродинамикой и высокой жёсткостью. Используются в гонках с раздельным стартом и спринте, где позволяют спортсмену набрать высокую скорость и поддерживать её на протяжении дистанции. Их недостаток — большой момент инерции, что означает высокие затраты энергии на разгон велосипеда.

    В целях уменьшения веса и улучшения аэродинамики часто колёса выпускают с малым числом утолщённых спиц (например, в переднем колесе Campagnolo Bora Ultra 16 спиц, а в типичном колесе городского велосипеда их 36). Также встречаются «сплющенные» спицы с овальным сечением; иногда спицы крепятся в обратном направлении — более тяжелыми ниппелями ко втулке, для уменьшения момента инерции. Также в шоссейных колесах наиболее часто встречаются различные варианты спицевания колес. Классическая схема в 36 спиц (3 креста) применяется все реже и в современных колесах практически не встречается. Такие производители, как Campagnolo применяют оригинальные типы спицевания (т.н. G3, например, в колесах серии Bora, Bullet, Zonda, Scirocco и других), объясняя это тем, что при таком спицевании увеличивается устойчивость обода к нагрузкам на кручение и изгиб.

Для изготовления ободов колёс обычно используют алюминиевые сплавы или карбон. Алюминиевые обода значительно дешевле, чем карбоновые, однако карбоновые немного легче.

Диаметр ободов у современных взрослых шоссейных велосипедов составляет 622 мм.