单轮车和杂技表演用的独轮车是两个不同的东西，单轮车的驾驶员坐在车轮内部的驾驶位，而独轮车的座位是在车轮的外部。单轮车的工作原理类似于一个巨大的轴承，驾驶员和发动机在内环固定不动，依靠人力或发动机动力推动外环滚动前进。
1869年，法国的一位发明家制造出了第一辆单轮车。这是一辆采用类似自行车链条传动结构的手动单轮车。骑手用手转动操作轮，再通过链条带动外圈车轮转动。
伴随着从19世纪后半叶开始的第二次工业革命，交通工具的变革也在如火如荼地进行着。许多发明家都曾参与到单轮车的改造中，创造出了多种单轮车，有人力的，有电动的，还有气动的。但他们的结构基本都一样：最外面是一个在地面运行的主轮胎，内部是一个固定着驾驶位的铁环。车辆运行时，主轮转动前进，而驾驶员在内圈始终保持水平。
到20世纪初时，人们开始将成熟的汽车发动机应用到单轮车上，甚至还有一些发明家给单轮车上装上螺旋桨，来辅助车辆转向。
20世纪30年代，在一些科学刊物出现了外形类似汽车的单轮车，这是尝试将四轮汽车转化为单轮汽车的一种概念性探索。这种单轮车，可以乘坐几个人，同时还有玻璃罩将人和外界阻隔，再安装上枪炮就成了单轮武装车。
单轮车最著名的一个改进方案是意大利人J.H珀维斯博士在1932年设计的。和先前单轮车纤细的外轮相比，J.H珀维斯博士的单轮车拥有更大尺寸的类似汽车车轮的外轮。这款单轮车最高时速可达30迈。珀维斯博士认为单轮车会是未来称霸世界的最简单、最可靠的交通工具。
然而，他的预言没能成为现实。他设计的车辆和其他单轮车一样有很多无法回避的技术问题：
单轮车的平衡性差，驾驶时司机通常需要将身体重心放低，还需要不断调整身体角度来维持车身平衡，没有熟练操作经验的普通人是无法驾驶单轮车的。
司机在单轮车内部操控车辆，正面视野直接被车轮挡住，驾驶视野差，驾驶体验自然也好不到哪里去。
由于单轮车只有一个车轮，缺少了其它车轮的配合，很难执行转向操作，在行驶的安全性上得不到保障。
单轮车在加速和刹车时，由于惯性，司机会在内圈“打转”，就像仓鼠在笼中转动一样，舒适性大打折扣。
单轮车曾一度被看好，但这种结构先天缺陷导致的几个问题百年来一直没能得到很好的解决，最终令这种交通工具暗淡退出历史舞台。