Высоколегированные хромомолибденовые стали гораздо лучше подходят для изготовления велосипедных рам, чем низколегированные. Сейчас в основном используется сталь, обозначаемая как CrMo 4130. В начале 90-х это был основной материал, используемый в недорогих и средних моделях велосипедов известных производителей. Подобные стали использовались при производстве рам велосипедов Старт-шоссе в 70-х годах, когда они еще были легендой . В зависимости от геометрии труб, о чем будет написано ниже, хромомолибденовые стали применялись и в рамах велосипедов высокого уровня. Но тенденция такова, что сейчас их использование уже весьма незначительно, не смотря на множество преимуществ. Хромомолибденовые стали используются при производстве рам для всех типов велосипедов: горных, гибридных, шоссейных и других. При производстве рам используется безузловая сварка труб. Диаметр труб, используемых в стальных рамах, обычно относительно мал.

Вес хромомолибденовых рам существенно ниже, чем у обычных стальных, 2-3,5 кг для 19 рамы горного велосипеда. Прочность хромомолибденовых рам находится на хорошем уровне. Подверженность коррозии заметно меньше. Существенная пластичность хромомолибденовой стали и низкая склонность к накоплению усталости ведут к тому, что такие рамы могут служить десятилетиями. А также, это обеспечивает плавный выход из строя: рама при ударах гнется, но не ломается, а если трещины и появляются, то они развиваются медленно, и на треснувшей раме можно дотянуть до дома. Хромомолибденовые рамы имеют хороший накат. К существенным плюсам вообще всех стальных рам можно отнести хорошее гашение вибраций при езде, обусловленное существенным внутренним трением материала.

Основной недостаток - не самый низкий вес средней рамы, а значит и невысокая приемистость, что очень существенно при использовании велосипеда на соревнованиях на пересеченной местности. Рамы же высокого уровня могут иметь довольно низкий вес, но чересчур дороги по сравнению с алюминиевыми рамами такого же веса, поэтому сейчас они практически исчезли из производственых линеек велозаводов.