Je n'ai pas étudié à la loupe la question mais ça me parait tout à fait jouable comme projet.
Ce coin est très pauvre en transports en commun mais un vélo permet d'aller assez loin sans trop se fatiguer si il n'y a pas trop de dénivelé.
Si cette région n'est pas vraiment plate il y a toutefois moyen d'en voir de très beaux morceaux en se déplaçant le long des rivières (
Dordogne, Vézère, Ouysse).
Les sites touristiques y sont très nombreux mais se loger près de la vallée de la
Dordogne en aval de Bretenoux devrait permettre "d'écumer", même à vélo (à vérifier avec une carte, ce que je suppose ici je ne l'ai pas expérimenté).
Le
gouffre de Padirac mérite effectivement une visite, surtout avec une fille de 5,5 ans.
Pour avoir une idée des distances sachez qu'il est en principe possible de relier en une journée de marche les sites de Castelnau-Bretenoux,
Autoire et
Loubressac. Au passage le village au pied du
château de Castelnau-Bretenoux est bien plus joli que celui de
Loubressac qui possède pourtant un fameux label (mais les beaux villages sont légions dans ce coin).
Pas très loin de
Rocamadour-
Autoire-... se trouvent aussi le sympathique village de
Carnac (enfin tous les villages sont sympas ou presque dans cette région) et le
château de Montal, chef d'oeuvre de la Renaissance.
Là où l'Ouysse se jette dans la
Dordogne on peut visiter la grotte de Lacave, mais je ne sais pas ce que vaut cette visite (bon ce doit quand même être joli j'imagine).
En aval de la vallée de la
Dordogne on trouve d'autres châteaux-forts (surtout Castelnaud, Beynac si on s'y rend à vélo). Dans la
vallée de la Vézère on a une débauche de grottes ornées, mais il se peut qu'un enfant finisse par s'en lasser. Il y a aussi le gouffre de Proumeyssac qui se visite mais qui est tout de même bien moins impressionnant que celui de Padirac (testé et approuvé par des générations d'enfants).
P.S.: Pour rejoindre
Rocamadour à vélo depuis la vallée de la
Dordogne je vous suggère d'emprunter la vallée de l'Ouysse, au moins jusqu'au moulin de Cougnaguet (qui se visite). Ensuite vous pouvez peut-être poursuivre à vélo jusqu'au moulin de Caoulet où vous laisserez votre bolide après avoir consommé un petit quelque chose au snack du moulin, avant de poursuivre à pied sur quelques kilomètres d'une fort belle balade jusqu'au site de
Rocamadour.