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Rennräder wiegen zwischen 6 und 11 kg. Laut UCI-Reglement ist aber bei Wettbewerbs-Rennräder ein Mindestgewicht von 6,8 kg zu beachten. Das leichteste je in einem UCI-Rennen eingesetzte Rennrad war die Zeitfahrmaschine von Eddy Merckx, mit dem er 1972 den Stundenweltrekord aufgestellt hat. Es ist ein  Bahn-Rennrad mit gemufftem Stahlrahmen von Ugo de Rosa und wiegt 5.750 kg. Allerdings gibt es auch schon Designstudien, in denen Rennräder unter 3 kg realisiert wurden.

Mit den Reglementänderungen für Rennräder aus dem Jahr 2000 (Definition des Begriffes Rennräder) hat die UCI Rennräder wie das von Merckx verwendete für Stundenweltrekordversuche als Standard festgelegt (DH Bügellenker, Sattelspitze Hinter Tretlager usw.) und alle Rennräder-Rekorde der 28 vorgehenden Jahre annulliert.

Die UCI argumentiert damit, dass bei einem technischen Wettrüsten der Rennräder schlechter ausgerüstete Sportler oder Radsportverbände auf der Strecke bleiben würden.

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). Die Lenkerbügel an Rennräder werden in der Regel so bemessen, dass die Breite der Lenkerbügel der Schulterbreite - abzüglich 2-4 cm - des Fahrers entsprechen. Aus aerodynamischen Gründen werden beim Triathlon und Zeitfahren an Rennräder Lenkeraufsätze verwendet, bei denen der Fahrer mit den Unterarmen aufliegt und mit den Händen nach vorne greift. Schaltungs-und Bremsgriffe sind, soweit vorhanden, seit Jahren als integrierte Einheiten üblich. Aus Gewichtsgründen verwenden einige Radrennfahrer beim Bergzeitfahren Rahmenschalthebel für den seltener benutzten Umwerfer bei ihren Rennrädern.

Es finden ausschließlich mechanische Felgenbremsen bei Rennrädern Verwendung. Hydraulik-Scheibenbremsen bieten bei Straßenrennen keine Vorteile. Die Ende der 80er Jahre in Mode gekommenen Delta-Mittelzugbremsen von Campagnolo boten zwar noch eine bessere Bremsleistung für die Rennräder als die heute verwendeten Seitenzugbremsen, waren jedoch schwer und kompliziert zu warten und verlangten höhere Betätigungskräfte. Bei Rennräder sind ausschließlich Kettenschaltungen üblich, bei Profi-Rennräder mit 2 x 10 Gängen, bei Freizeiträdern auch mit drei Kettenblättern vorn und 8 bis 10 Zahnkränzen hinten.

Rennräder haben keinen Gepäckträger (auch keine darfür vorgesehenen Aufnahmen an Rahmen und Gabel) und keine Schutzbleche. Beleuchtung und Dynamo besitzen sie grundsätzlich nicht - wenn überhaupt nur bei Trainings-Rennräder. Obligatorisch für Rennräder sind allerdings 1-2 Halter für Trinkflaschen an Unterrohr und Sitzrohr.

Der Radstand bei Rennräder beträgt im Allgemeinen 940 bis 1070 mm bei Rahmenhöhen von 51 bis 64 cm, für Frauen existieren veränderte Rahmengeometrien mit den speziellen weiblichen Körperbau abgestimmten Winkeln und Längen. Grundsätzlich wird angestrebt, eine den Körpermaßen des Radsportlers angepasste Rahmengeometrie zu wählen; dies geht im Extremfall bis zur Maßanfertigung eines individuellen Rahmens. Spezielle radsportliche Disziplinen bedingen danei wieder abgewandelte Rahmengeometrien. So besitzen z. B. Kriteriums-, Bahn-und Steherrahmen einen kürzeren Radstand und 2,5 - 5 mm kürzere Kurbeln sowie ein etwas höher liegendes Tretlager.

Der Sattel bei Rennräder wird waagerecht eingestellt und ist höher (i. d. R. 4 bis 15 cm) als der Lenker. Die Sattelspitze befindet sich etwa 2 cm bis 10 cm - abhängig von Fahrergröße und-typ - hinter der Senkrechten durch die Tretlagerachse. Zur Ermittlung der optimalen Sitzhöhe, d. h. den entlang dem Sitzrohr gemessenen Abstand zwischen Satteloberkante und Tretlagermitte, gibt es unterschiedliche Verfahren:

• Es existieren Tabellen und Formeln, die die Sitzhöhe bei Rennräder von der Beinlänge ableiten.
• Ein praktisches Verfahren sagt: Bei bequemer Position auf dem Sattel und ohne die Hüfte abzukippen sollte mit ausgestrecktem Bein die Ferse gerade noch das Pedal berühren. Beim Fahren sollte das Becken seitlich nicht abkippen.

Ähnlich bestimmt man die  Sitzlänge, d. h. den Abstand zwischen Sattelspitze und Lenkerrohrmitte:

• Auch hier gibt es Berechnungsformeln, die Körpergröße und Armlänge berücksichtigen.
• Die Praktikerregel besagt hier: Der Lenkervorbau der Rennräder wird so gewählt, dass der rechtwinklig angewinkelte Ellenbogen die Sattelspitze berührt, der Mittelfinger der ausgestreckten Hand soweit an das Lenkerrohr heranreicht, dass man noch Mittel-und Zeigefinger dazwischen legen kann. Die Vorbauten bei Rennräder sind deutlich länger als die anderer Fahrradtypen - da die Rahmen kürzer sind, muss der notwendige Abstand zwischen Lenker und Sattel auf diese Art hergestellt werden.

Diese Rennräder-Regeln sind - selbst für normal gebaute Menschen  - nur Anhaltspunkte. Die endgültige Sitzposition findet der Fahrer für seine Rennräder meist erst. nach Jahren durch Beobachtung erfahrene Trainer, indem er sie immer wieder in größeren Zeitabständen (mind. 6 Wochen) um wenige Millimeter (max. 5 mm) korrigiert.