En mai 2019, la ville comptait 9 km de voirie en pistes cyclables et visait leur doublement dans son plan « Tous à vélo ». Fin 2021, elle en recensait 20,5 km, en comptant les « coronapistes » créées par le Département des Hauts-de-Seine sur ses routes. À Montrouge, les grands axes sont en effet départementaux : l'avenue Aristide-Briand (D920, l'ancienne N20), l'avenue Pierre-Brossolette, l'avenue Marx-Dormoy, la rue Barbès. Le Plan vélo du Département, présenté en juin 2025, programme 150 millions d'euros et 120 km de voies cyclables supplémentaires d'ici 2028. Montrouge fait aussi partie du territoire Vallée Sud – Grand Paris, qui a mené par exemple les travaux d'assainissement de la rue de la Vanne.
L'axe le plus utile vers Paris longe l'avenue Aristide-Briand jusqu'à la porte d'Orléans. Des rues voisines s'y raccrochent : en 2022, la Région a subventionné une bande cyclable de 310 m rue de la Vanne et une piste de 220 m, large de 3 m, rue Thalheimer, pour combler le trou entre l'avenue Barbès, l'avenue Aristide-Briand et la promenade de l'aqueduc. Le projet de la rue de la Vanne, dont les travaux ont commencé à l'été 2022, la passe à 30 km/h avec une piste de 1,50 m à contresens sur toute sa longueur.
Au centre, le quartier Péri-Ginoux-Gautier, en chantier de 2022 à 2025, a gagné 725 m de pistes et 30 accroches vélo. Au nord de l'avenue de la République, le projet de la ville prévoit, vers Paris, une voie de 3,30 m partagée avec les bus et, vers Montrouge, une piste à contresens d'au moins 1,50 m. À l'ouest, l'avenue Pierre-Brossolette, où roulent déjà plus de 2 000 vélos par jour au milieu des voitures, doit recevoir une piste à double sens côté Montrouge, portée par le Département : selon la ville, les travaux sont prévus de mi-2026 à fin 2027.
Reste à passer les portes. Entre la gare de Châtillon – Montrouge et la place d'Alésia, deux lignes du Réseau Vélo Île-de-France, le RER V de la Région, empruntent l'avenue Jean-Moulin : la V2 et la V8. Mais le projet présenté le 3 juin 2026 pour cette avenue du 14e prévoit des pistes de 1,80 à 2 m, et des bandes non protégées, loin des 2,30 m du cahier des charges régional, critique Paris en Selle. À l'échelle de l'Île-de-France, le Collectif Vélo estimait en septembre 2026 que 48 % du réseau était réalisé.