アントニオは長い失業のすえ、ようやく映画のポスター貼りの仕事を得た。彼は仕事に必要な自転車を質屋から請け出すためにシーツを質に入れる。そして六歳の息子ブルーノを自転車に乗せてポスターを貼ってまわる。ところがほんの少しの隙に自転車が盗まれてしまう。こうして親子の自転車探しがはじまる。必死の思いで探す中、古自転車の市場で泥棒らしき男を見つけるが証拠がなく、その後も追跡して家まで突き止めるが、仲間に邪魔され、自転車は取り戻せない。やけになったアントニオは、ついに辺りにあった自転車を盗んでしまうが、たちまち捕ってしまう。ブルーノの嘆願で許されたアントニオは涙を流し、そんな父の手をブルーノは黙ってとり、タ暮のローマの道に姿を消すのだった。