オートバイの構成要素を機能で大きく分けると、フレーム、エンジン、クラッチ、トランスミッション（ギアボックス）、タイヤホイール、ブレーキ、サスペンションなどに大別される。
運転操作は、右グリップがスロットル、右レバーが前ブレーキ、右ペダルが後ブレーキ、左レバーがクラッチ、左ペダルがギアチェンジという構成が現在では一般的である。ただし、イギリス車では伝統的に右足でギアチェンジ、左足で後輪ブレーキ操作を行う車種が多く、一時期は燃料タンクの左脇に手で操作するシフトレバーがある車種も多かった。
スクーターに関しては、構造や操作などに特徴がある。
エンジン.
エンジンは通常、車体フレームに固定されている（駆動輪と一体になっているスクーターなどはエンジンがスイングアームの一部となり可動する場合がある）。チェーン、または歯付ベルトドライブ（駆動）のものはクランクシャフトが車体進行方向に対して横向きに搭載される。このうち直列エンジンは、二輪車特有の表現である「並列エンジン」とも呼ばれる。一方、シャフトドライブの車種の多くは縦置きエンジンを採用している。
駆動系.
マニュアルトランスミッション車は運転者が速度や負荷に応じたギアの組み合わせを選ぶ機構で、マニュアル車やミッション車（しかしトランスミッションがないオートバイは通常ない）とも呼ばれる。クラッチの操作も必要となるが、トルクコンバーターを用いたものや、湿式多板クラッチなどを用いたオートマチックトランスミッション車がある。
クラッチは、エンジンオイルに浸されていて複数の摩擦面を持つ湿式多板クラッチの他、BMWの水平対向エンジン車やモト・グッツィなど、縦置きエンジンの車種で乾式単板クラッチ、競技車両やイタリアのドゥカティの一部では乾式多板クラッチ、また自動遠心クラッチなどが存在している。
トランスミッションから車軸へ動力（トルク）を伝達する手段には、ローラーチェーン、プロペラシャフト（シャフトドライブ）、歯付ベルト（オートマチックトランスミッションを採用するオートバイ）などが使用される。
足回り.
ホイールは、チューブレスタイヤを使用する車種ではアルミダイカスト製の「キャストホイール」を採用しているモデルが多い。一方、リムとハブをワイヤースポークでつないだホイールを採用する車種もある。