Um seine Familie zu ernähren, arbeitet Antonio Ricci als Tagelöhner in Rom der Nachkriegszeit. Von einem Arbeitsvermittler erhält er endlich eine langersehnte Festanstellung als Plakatkleber. Zur Ausübung ist er allerdings auf den Besitz eines Fahrrades angewiesen, das er aber erst kürzlich aus Geldnot verpfändet hat. Kurzentschlossen bringt Antonios Frau die Bettwäsche zum Pfandleiher, um das Fahrrad wieder auszulösen.
Am nächsten Morgen fährt Antonio los, klebt die ersten Plakate. Doch schon nach wenigen Stunden wird sein Fahrrad gestohlen. Er verfolgt den Dieb, kann ihn aber nicht stellen, zumal zwei Komplizen des Diebes ihn bei der Verfolgung behindern, indem sie ihn aufhalten und falsche Fährten legen.
Antonio sieht seine Arbeit gefährdet und sucht am nächsten Tag in ganz Rom nach dem Fahrraddieb. Bei seiner Suche wird er von seinem kleinen Sohn begleitet, der seinen Vater in seiner Hilflosigkeit beobachtet, aber ihm auch beisteht. Der Hinweis eines Bettlers bringt ihn auf die Spur eines jungen Mannes, von dem er glaubt, dass es sich um den Dieb handle. Der angebliche Dieb lebt in einer beinahe noch prekäreren Lage als Antonio. Nachbarn, Bekannte und die Familie beschützen ihn. Ein elegant gekleideter Herr, der überraschend im ärmlichen Viertel auftritt, macht den Eindruck eines Mafiosos, als Schutzpatron der lokalen Kleinkriminellen. Als Antonio einen Polizisten holt, erleidet der von ihm beschuldigte junge Mann – wohl nur scheinbar – einen epileptischen Anfall. Der Polizist durchsucht das Zimmer des jungen Mannes, kann aber nichts finden und weist Antonio darauf hin, dass er keinen handfesten Beweis gegen den jungen Mann habe. Antonio muss schließlich abziehen, bedroht von den Männern aus dem Viertel.
Weil Antonio keinen Ausweg mehr sieht, wird er am Ende selbst zum Dieb: Er schwingt sich auf ein Fahrrad und fährt davon. Doch wird er von einer Gruppe Männern, die ihm nachlaufen, eingeholt, zu Boden geworfen und geschlagen. Sein Sohn beobachtet erschrocken das Geschehen. Die Männer bringen ihn zum Besitzer des Fahrrades, der aber angesichts des weinenden Sohnes auf eine Anzeige verzichtet. Unter Beschimpfungen und Hinweisen, er solle sich doch Arbeit suchen, anstatt zu stehlen, lassen ihn die Männer ziehen. Tief beschämt geht Antonio, sein Sohn neben ihm. Die beiden verschwinden in der Menge der Menschen.