Verdensmesterskapet i landeveissykling går av stabelen hvert år i september eller oktober, og består, foruten landeveisritt, av temporitt og lagtempo. Første gang VM ble arrangert var i 1921. Vanligvis er temporittet litt under 50 kilometer, og landeveisrittet er på rundt 260 kilometer som fordeles på 12–18 runder. Syklistene organiseres i landslag under landeveisrittet. Ryttere som ellers er lagkamerater må derfor sykle «mot» hverandre.

Lagtempo forsvant som VM-ritt i 1994, men ble gjeninnført i 2012. Fra det året av bestod lagene av seks ryttere. Det er dessuten kommersielle lag som deltar nå, ikke nasjonale. Dermed sykler man altså med de man ellers er lagkamerater med. Tidligere fantes det egne ritt for amatører, men dette forsvant i 1995. Det arrangeres også tilsvarende VM-konkurranse for kvinner så vel som U-23, men her er rittene en del kortere. Rytteren som blir verdensmester i landeveisritt får på seg en stripete regnbuetrøye til å ha på seg i landeveisritt fram til neste verdensmesterskap. Verdensmesteren i tempo får samme retter og plikter.

VM i Bergen

I 2017 ble VM holdt i Bergen og nærliggende kommuner. Fellesstarten gikk fra sentrum i byen til drabantbyen Loddefjord og gjennom øya Sotra. Lagtemporitt foregikk blant andre steder på Askøy. Til tross for at VM i Bergen ble en suksess både sportsmessig og kommersielt, gikk arrangøren konkurs. Bergen 2017 AS skyldte mellom 70 og 80 millioner kroner til om lag 80 ulike kreditorer. 2017 var andre gangen VM i landeveissykling ble holdt i Norge. Første gangen var i 1993, i Oslo.