Contrairement au dérailleur, le changement dans le moyeu permet de changer de vitesse à l’arrêt, en pédalant lentement ou en marche arrière.
Le système est un peu plus lourd et plus cher qu’un dérailleur. Longtemps limités à trois vitesses, les changements de vitesse dans le moyeu offrent aujourd’hui sept ou huit vitesses, voire quatorze pour le Rohloff. Alors que toutes les vitesses théoriques d’un dérailleur ne sont pas utilisables, toutes celles d’un changement de vitesse dans le moyeu le sont. Le développement (différence entre la première et la dernière vitesse) est cependant moins étendu, en particulier aux extrémités.
Un vélo équipé d’une transmission avec dérailleurs à 24 à 27 vitesses (3 plateaux avant et 7 à 9 pignons à l’arrière) offre un développement de plus de 500% utile pour les fortes montées ou pour les vacances à vélo. Les rapports vont de 1,3 m par tour de pédale (il faut des rapports inférieurs à 2 m par tour de pédale pour les grosses montées) à 7-8 m par tour de pédale pour le plat. La chaîne change de position de pignon ou de plateau latéralement ; Il ne faut éviter de croiser la chaîne, c’est-à-dire de la tordre entre un pignon de gauche et un plateau de droite et réciproquement. Dans la pratique, le vélo n’aura que 12 vitesses utilisables. La chaîne et les pignons d’un vélo équipé d’un dérailleur s’usent généralement plus vite que sur un vélo équipé d’un moyeu (surtout sur les vélos avec 7-8 pignons et 1 plateau). La chaîne utilisée pour dérailleur est aussi plus mince que celle utilisée pour les vélos équipés de moyeu.
Le système Dual drive, de SRAM associe un changement de vitesse dans le moyeu (trois vitesses) et un dérailleur (huit vitesses). Il a été conçu pour les personnes qui ont du mal à utiliser un vélo à dérailleur avant et arrière. Il est aussi possible d’associer un moyeu avec un système comme Schlumpf dans l’axe du pédalier. Avec un moyeu de 7 vitesses, on obtient des rapports de plus de 600%.
C’est en 1903 que sort le premier moyeu à vitesses, par l’entreprise Sturmey-Archer. En 1904, un autre moyeu à deux vitesses (modèle « Torpedo ») est fabriqué par la société allemande Schweinfurter Praezisions Kugellagerwerke Fichtel und Sachs (fondée par Ernst Sachs et Karl Fichtel, maintenant SRAM), et en 1913 apparaît un moyeu à quatre vitesses

Aujourd’hui, les changements de vitesse dans le moyeu ont jusqu’à 7-8 vitesses et un développement de +/- 300% et plus avec le nouveau moyeu de SRAM à 9 vitesses (340%). C’est une petite révolution. Le moyeu Rohloff possède lui 14 vitesses (526%). Les moyeux peuvent être équipés aussi de frein à tambour ou à disque. Ceux-ci sont aussi plus durables que les simples V-Brakes. Attention. En cas de crevaison, enlever un roue équipée d’un moyeu Nexus n’est pas toujours facile.
Il n’est pas toujours possible de transformer d’équiper votre VTT d’un moyeu. Les pattes (bout du cadre où se fixe la roue) sont parfois différentes.
Un vélo équipé d’un bon moyeu de 8 à 9 vitesses est suffisant pour les déplacements quotidiens dans une ville moyennement vallonnée comme Bruxelles et des voyages sans montagne. Equipés de 8-9 vitesses dans le moyeu arrière, il existe sur le marché de très bons vélos hybrides (12-13 kg) et de vélos de ville avec dynamo dans le moyeu avant (14-17 kg). Pour les voyages sur des terrains montagneux ou pour pouvoir mouliner dans des fortes côtes, le vélo équipé d’un dérailleur est indispensable. Au sinon essayez la solution avec Schlumpf (duplication dans l’axe du pédalier) ou Rohloff, mais c’est cher.
Autre nouveauté : Nu Vinci est un moyeu à transmission à variation continue qui commence à être diffusé. 5-6 marques commencent a équipé des modèles de vélos de ce moyeu. Un vélo Batavus équipé du Nu Vinci a été désigné "Vélo de l’Année" aux Pays-Bas en 2007.

Information sur les différents moyeux avec les données sur le développement et le poids du moyeu sans frein :
SRAM I-Motion
S3 : 186% (1.010g)
S5 : 251% (1.250g)
S7 : 303% (1.480g)
I-Motion 9 : 340% (+/-2.00g) => (2,3 à 7,83 m)
Sturmey-Archer
3-speed : 177% (1.000g)
5-speed : 225% (1.200g)
8-speed : 305% (1.480g)
Shimano
Nexus Inter-3 : 186% (1.120g)
Nexus Inter-7 : 244% (1.860g)
Nexus Inter-8 : 307% (1.750g)
Rohloff : 526% (1.700g - 14 vitesses) Voir la comparaison entre un dérailleur 27 vitesses et un moyeu Rohloff
Schlulpf : 165 ou 250% (2 vitesses)
Nu Vinci : 350% (+/- 4 kg - variable)