Stadsfullmäktige säger att 500 självbetjäning cyklar kommer att ligga över hela staden från april 2017.
Ett tidigare pilotprojekt, där 70 cyklar installerades på 10 platser, avslutades 2011.
Ramesh Patel, kabinettsmedlem för transport, planering och hållbarhet, sade: "Det nya systemet avser att vara mycket större än det ursprungliga pilotprojektet.
"Bilarna kommer att vara baserade på ett antal lättillgängliga platser, inklusive uthyrningsstationer vid distriktscentra, universitet och andra strategiska platser nära befintliga kollektivtrafikanläggningar."
Rådet vill säkra en leverantör för att leverera, underhålla och driva systemet, som det säger, kommer att finansieras genom sponsringsintäkter och utan kostnad för skattebetalarna.
"Boris cyklar" lanserades i London 2010, med cyklar som hyrs från någon dockningsstation med betal- eller kreditkort. De kan sedan återföras till vilken tom dockningspunkt som helst.
Systemet har sedan dess flyttats ut till ett antal städer i hela landet.
Cardiff är att få ett offentligt cykeluthyrningssystem baserat på Londons "Boris cyklar".