Rennräder wiegen zwischen knapp 6 und 11 kg. Laut UCI-Reglement ist aber bei Wettbewerbsrädern ein Mindestgewicht von 6,8 kg zu beachten. Das leichteste je in einem UCI-Rennen eingesetzte Rennrad war die Zeitfahrmaschine von Eddy Merckx, mit der er 1972 einen Stundenweltrekord aufstellte. Es ist ein Bahnrad mit gemufftem Stahlrahmen von Ugo de Rosa und wiegt 5,750 kg. Allerdings gibt es auch schon eine Designstudie, in der ein Rennrad unter 3 kg realisiert wurde.
Die heute üblichen Rennräder haben sehr schmale Felgen und Reifen, einen Rennlenker, den sogenannten Bügellenker, der verschiedenste Griffpositionen erlaubt und schmaler ist als sonst übliche Lenkerstangen (im UCI-Reglement sind max. 50 cm zulässig, es werden jedoch selten breitere als 44 cm verwendet). Der Lenkerbügel wird in der Regel so bemessen, dass seine Breite der Schulterbreite – abzüglich 2–4 cm – des Fahrers entspricht. Aus aerodynamischen Gründen werden beim Triathlon und Zeitfahren Lenkeraufsätze verwendet, bei denen der Fahrer mit den Unterarmen aufliegt und mit den Händen nach vorne greift. Schaltungs- und Bremsgriffe sind, soweit vorhanden, seit einigen Jahren als integrierte Einheiten üblich. Aus Gewichtsgründen verwenden einige Radrennfahrer bei Bergzeitfahren Rahmenschalthebel für den seltener benutzten Umwerfer.