Die Ziele und die erhofften Wirkungen der öffentlichen Fahrradverleihsysteme (ÖFVS) können wie folgt umrissen werden:

Förderung der Nahmobilität: Die Bevölkerung, die sich am Tag in den Städten aufhält, setzt sich überwiegend aus Beschäftigten, Besuchern und Einkäufern zusammen, die mit dem Öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) oder mit dem Auto in die Städte kommen. Öffentliche Fahrräder als zusätzliches Angebot bieten ihnen die Gelegenheit, vor Ort Wege spontan und schnell zu erledigen ohne Parkvorgänge zu unterbrechen oder auf Liniengebundenen ÖPNV für nur kurze Strecken zu warten. Damit wird dem hohen Anteil des Autoverkehrs bei kurzen Wegen eine attraktive Alternative angeboten [LeitfInterde10, Monh09].

Förderung des Radverkehrs in der Stadt: Die Imagewirkung von ÖFVS fördert auch den umweltschonenden Gebrauch von eigenen Fahrrädern in der Stadt. Öffentliche Fahrräder bilden für Zielgruppen, die bisher das Fahrrad kaum als adäquates Verkehrsmittel für alltägliche Wege wahrgenommen haben, den Einstieg ins Radfahren. Die öffentliche Aufmerksamkeit trägt dazu bei, dass Potenziale des Radverkehrs zur Minderung von aktuellen Verkehrs- und Umweltproblemen (zum Beispiel Staus und Emissionen) in Städten besser erkannt und erschlossen werden [LeitfInterde10].

Attraktivierung des Öffentlichen Verkehrs (ÖV): Die Kundennähe des ÖPNV kann durch das zusätzliche Angebot gesteigert werden. Zum einen sind Haltestellen (beziehungsweise Ziele von der Haltestelle aus) besser erreichbar und zum anderen können neue Kunden angezogen werden, welche bisher mit dem Argument zu weiter Wege (beziehungsweise Zeitverluste) den ÖPNV gemieden haben. Öffentliche Fahrräder sind zudem auch außerhalb der Betriebszeiten des ÖPNV verfügbar. Das Vorhandensein öffentlicher Fahrräder an Haltestellen verringert die Notwendigkeit zur Fahrradmitnahme und die damit einhergehenden Probleme (unter anderem Kapazitätsprobleme in Bus beziehungsweise Bahn, Behinderung und Verschmutzung anderer Fahrgäste) [Klau05, LeitfInterde10, Monh09].

Image- und Tourismusförderung: Die großen Systeme in Lyon, Paris und Barcelona erzeugten hohe Aufmerksamkeit in der nationalen und internationalen Presse sowie in der Politik. Der Imageeffekt ist auch ein starkes Motiv für das Engagement der Deutschen Bahn ("Call a Bike"), denn den Kunden wird auch nach der Bahnfahrt eine Mobilitätsdienstleistung im Vor- und Nachgang unabhängig vom Auto am Zielort angeboten. Die Touristen können ihre Wegeketten bequem und schnell erledigen beziehungsweise eine größere Zahl an Aktivitäten erledigen. Öffentliche Fahrräder bieten zudem Spielraum für Kooperationen mit Hotellerie und Gastronomie [Monh09, Klau05].

Verringerung des Parksuchverkehrs: Durch die günstigen Leihfahrradangebote können Parkvorgänge und erneute Parkplatzsuche vermieden werden. Der Parksuchverkehr wird reduziert. Öffentliche Fahrräder überbrücken leicht die Entfernung zu anderen Parkplätzen. Zudem wird damit gerechnet, dass insgesamt weniger Autos in die Innenstadt fahren [Klau05].

Städtebauliche Entzerrung: Die verschiedenen Nutzungsangebote des Zielgebietes werden aufgrund besserer Erreichbarkeit in größerer Breite und Vielfalt genutzt, weil schneller mehrere Standorte aufgesucht werden können. Damit werden auch die Einzelhandelsangebote in den sogenannten 1B-Lagen erreicht [Klau05].

Die Evaluation und quantitative Wirkungsforschung geht bisher über einzelne Beispiele nicht hinaus.

Eine umfangreiche Erhebung wurde nach der Einführung des Fahrradverleihsystems "Vélo´V" in Lyon 2007 durchgeführt. Nach Angaben der Befragten galt für die mit Vélo´V zurückgelegten Wege, dass sie zu neun Prozent Pkw-Fahrten und zu 42 Prozent der Wege Fußwege substituierten. Sechs Prozent der Befragten wählten statt dem eigenen Fahrrad ein Leihfahrrad. Für 41 Prozent der Nutzer ersetzten die Leihfahrräder ÖPNV-Fahrten. Das bedeutet jedoch nicht, dass damit eine entsprechende Schwächung des ÖPNV verbunden wäre. Der ÖPNV wird durch das Fahrradverleihsystem insgesamt attraktiver und so neue ÖPNV-Kunden generiert. Mehr als ein Drittel der erhobenen Leihfahrradwege werden zudem in einer Wegekette mit dem ÖPNV zurückgelegt. Aufgrund des hohen Anteils an Zeitkarteninhabern ist der Einfluss auf Fahrgeldeinnahmen nur gering [Interde10].

Ein Potenzial von etwa zehn Prozent der Fahrten, die motorisierte Individualverkehrswege ersetzten, wurde auch bei einer Befragung der Nutzer des Systems "Bicing" in Barcelona ermittelt. Weiterhin gaben die Verleihsystemnutzer an, für ihren Weg vor Einführung der öffentlichen Fahrräder zu 51 Prozent den Bus oder die Metro genutzt zu haben, 26 Prozent waren zuvor zu Fuß unterwegs [Interde10].