Zeitfahrräder sind für den Kampf gegen die Uhr gemacht: Ein einzelner Fahrer (oder ein Team) muss eine vorgegebene Strecke in möglichst kurzer Zeit zurücklegen - der oder die Schnellste hat gewonnen. Danach sind die Räder kompromisslos ausgerichtet, Geschwindigkeit hat oberste Priorität, Komfort oder Wartungsfreundlichkeit spielen kaum eine Rolle. Die spezielle Sitzposition mit den Unterarmen auf dem Liegelenker macht in Wettbewerben unerreicht schnell, braucht aber auch Erfahrung. Die Bremsen lassen sich in der aerodynamischen Liegeposition nicht bedienen, weshalb die Räder meist nur auf abgesperrten Rennstrecken verwendet werden. Der Alltagsnutzen der Räder geht deswegen gegen null. Eine Unterkategorie bilden Triathlon-Räder, die nicht an das Reglement des Weltradsportverbands UCI gebunden sind und deswegen (noch) ausladendere Rahmenformen aufweisen können, meist sind Stauboxen und Trinksysteme in das Aero-Konzept einbezogen.
Die Carbonrahmen sind bis ins Detail auf beste Aerodynamik optimiert, Gewicht oder Federkomfort sind nachrangig. Untrennbar mit dem Zeitfahrrad verbunden ist der charakteristische Liegelenker, der eine sehr geduckte und damit schnelle Sitzhaltung ermöglicht. Wegen der geringen Stückzahlen gibt es oftmals nur drei bis vier verschiedene Größen, die mit umfangreichen Verstellmöglichkeiten an Lenker und Sattel passend gemacht werden. Selten sind spezielle Modelle für Triathleten, die nicht dem UCI-Reglement für die Rahmendimensionen folgen müssen. Sie verfügen häufig über integrierte Stauräume und Trinksysteme, die Teil des Aerodynamik-Pakets sind. Häufig gibt es solche Anbauten auch als Option für UCI-konforme Zeitfahrräder.
Zwar sind Zeitfahrräder eher auf guten Geradeauslauf getrimmt, dennoch ist die Fahrt im Vergleich zu anderen Rennrädern eine eher wackelige Angelegenheit. Die Balance auf dem Liegelenker will gelernt sein, zumal in dieser Position nicht gebremst werden kann. Der Wechsel zwischen Liege- und Basislenker erfordert ebenfalls etwas Übung.
Die Reifen fallen aus aerodynamischen Gründen noch etwas schmaler aus als beim Straßenrennrad, meist werden 25, seltener 28 Millimeter gefahren. Spezielle Zeitfahrreifen gibt es von den namhaften Herstellern, sie sind leichter und schneller, aber auch pannenanfällig und verschleißen schnell.
Da die Geschwindigkeiten höher sind, gibt es spezielle Zeitfahr-Abstufungen für die Straßengruppen der großen Hersteller. Das große Blatt hat meist 55 oder 56 Zähne; bei den Profis sind bis 60 Zähne als Sonderanfertigungen anzutreffen. Die Kassetten sind eng abgestuft, da kaum bergtaugliche Gänge gefragt sind.
Bei den meisten Herstellern gibt es nur ein Modell, das optional auch als Triathlon-Rennrad ausgestattet werden kann. Meist sind zusätzliche Stauboxen und Trinkbehälter vorgesehen, die in das aerodynamische Gesamtkonzept integriert werden. Selten gibt es zwei unterschiedliche Modelle, dann fällt meist auch die Sitzposition auf dem Triathlon-Modell etwas komfortabler aus.
Enormer Entwicklungsaufwand und geringe Stückzahlen treiben die Preise in die Höhe. Zudem werden solche Räder kaum für Hobbyfahrer oder Einsteiger entwickelt oder ausgestattet, meist gibt es nur High-End-Versionen. Fünfstellige Summen sind daher die Regel.
Trotz High-End-Ausstattung sind Triathlon- und Zeitfahrräder vergleichsweise schwer, bei den populären Modellen ist mit Gesamtgewichten um neun Kilogramm zu rechnen. Triathlon-Räder mit viel Zubehör können bis zu zehn Kilogramm wiegen.
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