Ce film figure souvent aux classements des meilleurs longs métrages du cinéma à commencer par celui établi en Belgique en 1958. Il a obtenu un succès populaire considérable dans le monde entier.
Ne parvenant pas à convaincre des producteurs de s'occuper de son film, Vittorio de Sica va se financer lui-même pour la première fois. Il renouvellera l'expérience à plusieurs reprises jusqu'à la fin des années cinquante comme par exemple pour Umberto D en 1952.
C'est un travail de colleur d'affiches qui est proposé à Ricci. Parmi les affiches qui apparaissent dans le film figure celle du film Gilda de Charles Vidor avec Rita Hayworth (1946).
Ce film reçut l'Oscar du Meilleur film de langue étrangère en 1950.
Le futur réalisateur Sergio Leone (Le Bon, la brute et le truand, 1966; Il etait une fois dans l'Ouest, 1968) est un assistant non crédité sur ce film. C'est l'un de ses premiers films comme assistant, une fonction qu'il exercera pendant plus de vingt ans. Il fait également de la figuration dans Le Voleur de bicyclette où il apparaît en étudiant séminariste.
Cesare Zavattini a collaboré aux scénarios de pas moins de 25 films de Vittorio De Sica. Avant Le Voleur de bicyclette ils travaillent ensemble sur Mademoiselle Vendredi (1941), Bambini ci guardano (1944), Scuiscia (1946) et La Porte du ciel. Il a largement contribué au tournant néoréaliste pris par Vittorio de Sica des années quarante aux années cinquante.
A 38 ans, Lamberto Maggiorani n'a jamais joué lorsque Vittorio De Sica l'engage pour le rôle principal du Voleur de bicyclette. D'acteur amateur, il va passer au statut de professionel en travaillant régulièrement pour le cinéma italien jusqu'au début des années soixante mais ses apparitions se limiteront à des personnages secondaires, voire des silhouettes. Vittorio de Sica l'engagera à nouveau pour faire de la figuration dans Umberto D (1952) puis dans Le Jugement dernier (1961). Il tiendra également un petit rôle dans Mamma Roma de Pier Paolo Pasolini (1962).
Le néoréalisme ne représente qu'une période bien circonscrite de la carrière d'acteur et de réalisateur de Vittorio De Sica mais c'est la partie de son oeuvre la plus célèbre et la plus novatrice. En 1942, il signe son premier film néoréaliste avec le drame familial Les Enfants nous regardent, puis Sciuscia en 1946 sur les enfants abandonnés, et encore Le Voleur de bicyclette et Miracle a Milan en 1951 qui se déroule dans les bidonvilles de Milan et enfin Umberto D en 1952, l'histoire d'un pauvre retraité réduit à la mendicité. Il reviendra ensuite à des films plus légers et plus commerciaux en signant plusieurs comédies à succès (Mariage a l'italienne) sans abandonner le drame (Il Viaggio, 1974)
Enzo Staiola a 9 ans lorsqu'il interprète son premier rôle pour le cinéma dans Le Voleur de bicyclette. Il continuera de jouer à l'adolescence mais sa carrière pour le grand écran s'arrêtera à 15 ans avec un petit rôle dans La Comtesse aux pieds nus de Joseph L. Mankiewicz.
Le scénario de ce film est le fruit d'une collaboration de sept hommes: Vittorio De Sica lui-même, Cesare Zavattini, Luigi Bartolini, Suso Cecchi d'Amico, Adolfo Franci, Gerardo Guerrieri, Oreste Biancoli.
Le terme de "néoréalisme" est utilisé à partir de 1946 pour désigner un nouveau courant du cinéma italien qui rompt avec la production cinématographique des années mussoliniennes et le divertissement hollywoodien pour se rapprocher des préoccupations quotidiennes de la population au sortir de la guerre. Déjà perceptible en 1942 dans Quatre pas dans les nuages d'Alessandro Blasetti, Les Enfants nous regardent de Vittorio De Sica et Ossessione de Luchino Visconti (1943), le néoréalisme trouve son manifeste avec Rome ville ouverte de Roberto Rosselini (1945).
Si le film Le Voleur de bicyclette est une oeuvre phare du néoréalisme, c'est parce qu'il synthétise toutes les caractéristiques de ce courant. Tourné en extérieur dans des décors naturels avec des acteurs non professionnels et peu de moyens et d'effets techniques, ce long métrage qui date de 1948 aborde les problèmes du chômage et de la pauvreté urbaine par la voie du mélodrame populaire.
L'Italie de 1948 est un pays vaincu et exangue qui ne s'est pas encore remis de la seconde-guerre mondiale. Au chômage s'ajoutent la pénurie de nourriture et un excédent de population. C'est cette situation qui est décrite dans ce film et qui va pousser à nouveau les Italiens à émigrer.