Первый из проектов московского метро был разработан в 1901 году. В 1902 г. инженер П. Балинский предложил проект, по которому метро должно было соединить Замоскворечье с Тверской заставой подземной линией. До Первой мировой войны предлагались и другие проекты. В 1925 году был разработан проект Мясницкого радиуса, но он не был реализован.
Возросшая транспортная нагрузка потребовала принятия решения о строительстве метрополитена. К проектированию метро привлекались известные иностранные компании, например, Siemens Bauunion GmbH.
Первая линия открылась 15 мая 1935 г. и шла от станции «Сокольники» до станции «Парк культуры», с ответвлением на «Смоленскую» (это ответвление, Арбатская линия, в 1937 г. дошло до станции «Киевская», пересекая при этом Москву-реку по мосту).
До начала Второй мировой войны было открыто ещё две линии. В марте 1938 года Арбатская линия была продлена до станции «Курская» (теперь этот участок относится к Арбатско-Покровской линии). В сентябре 1938 года открылась Горьковско-Замоскворецкая линия — от станции «Сокол» до станции «Театральная».
Проекты строительства третьей очереди Московского метрополитена были отложены во время Второй мировой войны. Были введены в строй два отрезка пути: «Театральная» — «Автозаводская» (с пересечением Москвы-реки в глубоком туннеле, станции Павелецкая и Новокузнецкая были открыты позже) и «Курская» — «Измайловский Парк» (с 2005 г. — «Партизанская») (4 станции).
Осенью 1941 года метро использовалось как бомбоубежище, часть вагонов были эвакуированы. Постановление Государственного комитета обороны от 15 октября 1941 года предполагало уничтожение оборудования метро в случае появления войск противника у ворот Москвы.
После войны началось строительство четвёртой очереди метрополитена — Кольцевой линии и глубокой части Арбатской линии от «Площади Революции» до «Киевской».
Кольцевую линию первоначально планировали строить под Садовым кольцом (которое примерно соответствует границе Москвы XVI века). Первая очередь линии — от «Парка культуры» до «Курской» (1950) расположена как раз под Садовым кольцом. Но позже было решено строить северную часть Кольцевой линии на 1–1,5 км от Садового кольца, таким образом обеспечивая доступ к 7 (из 9) вокзалам столицы. Вторая очередь Кольцевой линии открылась в 1952 году («Курская» — «Белорусская»), а в 1954 году строительство линии было завершено.
Строительство глубокой части Арбатской линии было связано с началом «холодной войны». Станции глубокого заложения должны были служить бомбоубежищами в случае ядерной войны. После завершения строительства линии в 1953 году верхняя часть линии (от «Площади Революции» до «Киевской») была закрыта, но в 1958 году открылась вновь как часть Филёвской линии.
В более поздние периоды строительства термин «очередь» больше уже не употреблялся, однако некоторые станции, открытые в 1957–1958 годах, относят к «пятой очереди».
В конце 1950-х и 1960-е годы развивалась концепция радиусов, соединённых лишь с Кольцевой линией: в 1958 году открылся Рижский радиус, в 1962-м — Калужский, в 1966-м Ждановский, в 1972-м — Краснопресненский. Лишь в 1971 и 1975 голов соответственно радиусы были объединены в диаметральные линии — Калужско-Рижскую и Таганско-Краснопресненскую. С конца 1970-х по начало 1990-х вводятся Калининская (1979–1986) и Серпуховско-Тимирязевская (1983–1994) линии, которые были построены по подобному проекту, начиная как радиус от кольца и постепенно продлеваясь в обратном направлении, через центр, образуя новый диаметр. Начиная с Люблинской линии (1995 по н.в.) была предпринята попытка вывести часть пересадок за пределы кольца, образовав полухордой радиус.
Самая глубокая станция московского метро — «Парк Победы» — 83 метра.
Самый длинный перегон московского метро — «Текстильщики» — «Волгоградский проспект» — 3,5 км. Самый короткий — «Деловой центр» — «Международная», расстояние между центрами станций — 497 метров.
На станции «Площадь Революции» стоят 76 бронзовых рабочих, крестьян, солдат, матросов и прочих пролетариев. Существует поверье, что лучший способ сдать экзамен — потереть нос бронзового пса у «Пограничника с собакой».
Напряжение на контактном рельсе метро — 825 вольт.
Стоимость строительства 1 километра московского метрополитена — 63,77 млн. евро.
Во время войны в метро, используемом под бомбоубежище, родились 150 человек.
На радиальных линиях при движении к центру Москвы станции объявляются мужскими голосами, а при движении от центра — женскими. На Кольцевой линии мужские голоса объявляют станции при движении по часовой стрелке, а женские — при движении против часовой стрелки.
В дни празднования 850-летия Москвы метрополитен принял 14 миллионов пассажиров, это абсолютный рекорд за всю историю системы.
15 июня 1931 года. Июньский пленум ЦК ВКП(б) принял решение о сооружении метрополитена в Москве.
Ноябрь 1934 года. Образование при Моссовете Управления метрополитена.
15 мая 1935 года. Открытие первой очереди Московского метрополитена на участках от станции «Сокольники» до станции «Парк культуры» с ответвлением от станции «Охотный ряд» до станции «Смоленская» общей протяжённостью 11,2 км.
20 марта 1937 года. Введён в действие участок второй очереди от станции «Смоленская» до станции «Киевская» протяжённостью 1,3 км.
13 марта 1938 года. Вошёл в строй действующих участок от станции «Улица Коминтерна» («Александровский сад») до станции «Курская» протяжённостью 2,3 км. Организовано раздельное движение поездов по двум линиям — Кировско-Фрунзенской (Сокольнической) и Арбатско-Покровской.
11 сентября 1938 года. Открыто движение по Горьковскому радиусу от станции «Площадь Свердлова» («Театральная») до станции «Сокол» длиной 8,5 км. Завершено строительство второй очереди Московского метрополитена.
1 января 1943 года. Горьковский радиус продлён на 6,2 км от станции «Площадь Свердлова» («Театральная») до станции «Завод имени Сталина» («Автозаводская»).
18 января 1944 года. Вступил в эксплуатацию участок Арбатско-Покровской линии от станции «Курская» до станции «Измайловская» («Партизанская») протяжённостью 7,1 км. Завершено сооружение третьей очереди столичного метрополитена.
1 января 1950 года. Принят в эксплуатацию первый участок Кольцевой линии от станции «Курская» до станции «Парк культуры» протяжённостью 6,4 км.
30 января 1952 года. Открыт участок Кольцевой линии от станции «Курская» до станции «Белорусская» протяжённостью 7 км.
5 апреля 1953 года. Началось движение по новому участку Арбатско-Покровской линии от станции «Площадь Революции» до станции «Киевская» глубокого заложения протяжённостью 4 километра.
14 марта 1954 года. Введён в эксплуатацию участок Кольцевой линии от станции «Белорусская» до станции «Парк культуры», замкнувший эту линию. Длина участка — 5,9 км.
5 ноября 1954 года. Арбатско-Покровская линия продлена от станции «Измайловская» («Партизанская») до временной станции «Первомайская», построенной на территории электродепо «Измайлово».
1 мая 1957 года. Продлена Кировско-Фрунзенская (Сокольническая) линия от станции «Парк культуры» до станции «Спортивная». Протяжённость нового участка — 2,5 км.
1 мая 1958 года. Открыто движение поездов по Рижской линии от станции «Ботанический сад» («Проспект Мира») до станции «ВСХВ» («ВДНХ») протяжённостью 4,5 км.
7 ноября 1958 года. С завершением строительства участка от станции «Киевская» мелкого заложения до станции «Кутузовская» протяжённостью 2,3 км, открыто движение поездов по Филёвской линии от станции «Калининская» («Александровский сад») до станции «Кутузовская».
7 ноября 1958 года начато внедрение автоматических контрольных пунктов (АКП) на станциях метрополитена.
12 января 1959 года. Кировско-Фрунзенская (Сокольническая) линия продлена на 4,5 км от станции «Спортивная» до станции «Университет».