15 июня 1931 г. пленум ЦК ВКП(б) принял решение о сооружении метрополитена в Москве. Пробный поезд от «Комсомольской» до «Сокольников» проследовал в октябре 1934 г. В феврале 1935 г. подземка приняла пассажиров-испытателей. Новый транспорт опробовали 2500 делегатов ХII съезда Советов и съезда колхозников-ударников.

15 мая 1935 г. официально заработала первая очередь Московского метрополитена – от станции «Сокольники» до «Парка культуры» с ответвлением от «Охотного ряда» до «Смоленской». Ее протяженность составила 11,2 км. Москва стала 24-м городом в мире, который запустил метро. Его фирменный знак – красную букву М – предложил архитектор Иван Таранов.

На Мытищинском машиностроительном заводе специально для московской подземки собрали 58 вагонов серии А. Первые составы красили в песочный и темно-красный цвета. Они проработали около 40 лет. В мае 1935 г. в метро курсировали электропоезда из четырех вагонов. К 1936 г. москвичи освоили подземный транспорт, и в метро запустили шестивагонные составы по 1560 мест в каждом. В 1937 г. начали строить вагоны серии Б, в 1940 – Г. Затем серии продолжили до литеры Е.

В марте 1938 г. в эксплуатацию ввели новый участок метро – от станции «Улица Коминтерна» (ныне – «Александровский сад») до «Курской». Его протяженность составила 2,3 км. В Москве начали раздельное движение поездов по линиям. Вначале только по красной и синей – Кировско-Фрунзенской (ныне – Сокольнической) и Арбатско-Покровской, сейчас – по 18-ти. В первые годы столичное метро строили под девизом «Создадим дворец для народа». В качестве украшений проектировщики использовали витражи, смальтовые мозаики, мраморные колонны и скульптуры. В 1939 г. архитектор Алексей Душкин и художник Александр Дейнека получили Гран-при Всемирной выставки в Нью-Йорке за проект станции «Маяковская».

Во время Великой Отечественной войны метрополитен не только перевозил москвичей, но и стал надежным убежищем. В эти годы в нем родились более 200 детей. На станции «Кировская» (ныне – «Чистые пруды») работали отделы Генерального штаба СССР. По решению первого секретаря Московского обкома ВКП(б) Александра Щербакова в годы войны в столице продолжили строить новые линии метрополитена. В 1941-1945 гг. провели 13 км линий и открыли семь станций, в том числе «Новокузнецкую» и «Павелецкую».

В общей сложности за первое десятилетие в столичном метро проложили 24,25 км линий и построили 22 станции. Они значительно сократили москвичам время в пути до работы и домой. Поездки от «Сокольников» до «Парка культуры» по метро занимали чуть менее 22 минут, на трамвае же – около двух часов.

В 1944 г. в Москве начали строительство Кольцевой линии. Первый участок от «Курской» до «Парка культуры» ввели в январе 1950 г. Он включал в себя пять промежуточных станций и растянулся на 6,4 км. Изначально ветку планировали проложить под Садовым кольцом, но затем ею соединили вокзальные площади Москвы и замкнули 14 марта 1954 г. Все 12 станций считаются образцами сталинского ампира с его монументальной живописью и сложными светильниками.

В 1948 г. в подземке впервые начали использовать поломоечные машины. Все аппараты разработал и производил Опытно-электромеханический завод метрополитена. Вслед за метро новые аппараты внедрили вокзалы и крупные торговые центры. Сейчас чистотой под землей занимаются около 2000 сотрудников метро. По ночам в нем работают еще и монтеры, слесари и специалисты лаборатории микроклимата.

В 1951–1960 гг. было проложено 58 км линий метро и открыта 31 станция. Из-за возросшего пассажиропотока в ноябре 1958 г. в метро появились первые автоматические контрольные пункты – турникеты. Все станции оборудовали ими к июлю 1961 г. Вначале через турникеты проходили с помощью пятикопеечной монеты, затем использовали металлические жетоны и карточки. В ноябре 1967 г. в вестибюле станции «Спортивная» открыли Народный музей Московского метрополитена. На данный момент под землей организуют не только профессиональные экспозиции, но и концерты, фотовыставки, свадьбы.

В 1970-е гг. проложили 52,8 км путей и 30 станций, в 1980-е – 46,5 км и 28 станций. Рекордным стал 1983 г. Тогда в эксплуатацию ввели Серпуховскую линию с восемью остановками. Новые станции называли «стекляшками» и «сороконожками» – типовыми конструкциями со стеклянными вестибюлями и платформами с 40 колоннами. По этим канонам построена «Чертановская». Типовые решения сделали строительство дешевым. Но наиболее экономичным в эти годы оказался маршрут Филевской линии от станции «Фили» до «Молодежной». Его почти полностью проложили по поверхности.

В феврале 1973 г. на Кольцевой линии в рейс вышел состав, который вел только один машинист. Помогли новые автоматические системы – локомотивная сигнализация с регулированием скорости. Внешне составы тоже изменились. Большинство электропоездов стали синими и зелеными. Кабины для машинистов разместили только в первом и последнем вагонах. В 1970–1980-е новые серии получали номера, а в 1990–2020-е – названия «Яуза», «Русич», «Ока» и «Москва».

В ноябре 1990 г. власти переименовали некоторые линии и станции: «Кировская» стала «Чистыми прудами», «Дзержинская» – «Лубянкой», «Площадь Ногина» – «Китай-городом», «Проспект Маркса» – «Охотным рядом», «Площадь Свердлова» – «Театральной», «Горьковская» – «Тверской», «Калининская» – «Александровским садом». При этом в 1990-е строительство метро сократили и ввели только 32,8 км и 19 станций, например, прогоны от «Чкаловской» до «Марьино».

В 2000-х подземку протянули за МКАД. В декабре 2003 г. запустили первую очередь Бутовской линии легкого метро. Пассажиров приняли пять новых станций, в том числе «Бульвар Адмирала Ушакова» и «Бунинская аллея». В декабре 2009 г. впервые открыли станцию в Подмосковье – «Мякинино». В общей сложности в 2000–2010 гг. построили 42 км путей и 27 станций.

Вместе с этим в метро появился проект для туристов. В ноябре 2004 г. прошли первые испытания Монорельсовой транспортной системы, по ней перевезли проектировщиков и строителей. Вскоре ветка заработала в экскурсионном режиме: ее пассажиры могут с высоты осмотреть телецентр «Останкино» и ВДНХ. Постепенно монорельс и сам стал достопримечательностью.

В мае 2015 г. на станции «Выставочная» открыли Центр профориентации Московского метрополитена, где подростки могут попробовать интерактивные тренажеры и вступить в «Клуб любителей транспорта». Сейчас в метро работают порядка 60 000 сотрудников, около трети из них – моложе 35 лет.

В период с 2011 по 2020 г. в столичном метро было запущено 160 км новых линий и 87 станций. В феврале 2018 г. состоялось открытие первой очереди Большой кольцевой линии, а полностью она заработала 1 марта 2023 г. Однако, с 22 июня 2024 г. участок БКЛ между станциями «Деловой центр» – «Шелепиха» – «Хорошевская» временно закрыт для интеграции в Рублево-Архангельскую линию метрополитена.

Метрополитен развивает совместные проекты с железнодорожниками. В 2016 г. они запустили Московское центральное кольцо, в 2019 г. – Московские центральные диаметры. Первые представляют собой линии Малого кольца Московской железной дороги, вторые – железнодорожные линии, связывающие мегаполис с Подмосковьем. В общей сложности это 357 км путей и 168 станций. Сейчас они объединены с Московским метрополитеном.

Непосредственно в метро в 2024 г. ввели в эксплуатацию еще восемь станций и 17,4 км путей. В общей сложности под землей работают 294 станции. По данным на конец 2024 г., ими пользуются 8,3 млн пассажиров в сутки. Мэр Москвы Сергей Собянин говорил, что до 2030 г. в столице построят 31 новую станцию метро. Между «Новослободской» и «Проспектом Мира» появится еще одна «Достоевская» – первая за последние 70 лет станция на Кольцевой линии.