프랑스의 작은 마을 생 세롱에서는 더 이상 ‘자전거’를 자전거라 부르지 않고, 자전거에 관해 모르는 것이 없는 자전거포 주인 라울 따뷔랭의 이름을 따 ‘따뷔랭’이라고 부른다. 그런 그에게는 아무도 모르는 비밀이 있다. 그것은 ‘따뷔랭’의 왕인 그가 ‘따뷔랭’을 탈 줄 모른다는 것이다. 어린 시절 친구들이 자전거 위에서 재주를 부리는 것을 보면서도 자전거 위에서 균형을 잡는 데 실패한 그는 자신의 실패 원인을 파악하고자 자전거의 구조와 부품을 철저히 연구하여 자전거 박사가 되었고 결국 자전거포를 경영하기에 이른다. 그러나 그는 여전히 자전거를 탈 줄 모른다. 그 비밀을 유지하기 위해 그는 늘 다친 척 붕대를 감고 다녔고, 좀더 커서는 너스레를 떨거나 기묘한 모양의 네 발 자전거를 타고 나타나 사람들을 즐겁게 하였다. 이러한 노력은 주위 사람들에게 그를 ‘재미있는 사람’으로 각인시켰고, 그 덕분에 그는 인기가 좋은 편이었다. 그러던 어느 날 그는 사랑을 느낀 ‘조시안’에게 그 비밀을 고백하기로 마음먹는다. 그러나 사랑 고백을 기다리던 ‘조시안’은 그가 자신을 놀리는 것이라 생각하고 화를 내며 떠나 버린다. 이 경험 뒤에 그는 그 비밀을 끝까지 지키기로 마음먹는다.

그가 마을의 한 간호사와 결혼하여 자식 둘을 낳고 사랑 받는 자전거포 주인으로 행복한 삶을 누리고 있던 어느 날, 그가 받고 싶지 않아 했던 편지가 도착한다. 마을에 새로 이사 와 친구가 된 사진사 피구뉴가 라울 따뷔랭이 자전거를 탄 모습을 찍고 싶다고 간청을 한 것이다. 갖은 핑계를 다 대고 피하려 했지만 그의 집요함과 어느새 사진사의 편이 된 아내의 간청에 몰려, 그는 할 수 없이 사진사가 골라 둔 어느 언덕에서 절망적으로 자전거 위에 몸을 싣는다. 다음날 신문에는 절벽을 넘어 건너편 언덕을 향해 날고 있는 자전거가 찍힌 사진이 실리고, 병원에 입원한 라울 따뷔랭은 용감무쌍한 유명 인사가 된다.

퇴원한 라울 따뷔랭은 사진관에 들러 피구뉴에게 이 모든 것이 우연이며 거짓임을 고백하려 한다. 한데 오히려 사진사는 사실 그 사진은 겁에 질려 놓친 카메라가 땅에 떨어지면서 저절로 찍어 낸 사진이라는 것을 고백한다. 따뷔랭은 실의에 빠진 피구뉴에게 아무 말도 못하고 사진관을 나온다. 사진사는 머리 좀 식히겠다며 여행을 떠난다. 원치 않은 방식으로 자신의 비밀을 되돌려 받은 따뷔랭은 사진사를 원망하기도 하고 그리워하기도 하는 묘한 감정 상태에 빠진다. 몇 달 뒤 따뷔랭의 가게에 여행에서 돌아온 사진사가 불쑥 나타난다. 따뷔랭은 그에게 “내가 정말 못 하는 것이 하나 있는데…… 정말 우스운 노릇이지만……” 하면서 말을 맺지 못하고 그만 환한 웃음을 터뜨린다. 사진사도 모든 것을 깨닫고 같이 웃는다. 사진사는 이제 따뷔랭의 비밀을 들어줄 준비가 되어 있었던 것이다.