Толчком к развитию инженерной мысли в этом направлении послужило открытие в 1863 году первого в мире метрополитена в Лондоне.
Первые проекты создания метрополитена в Москве начали появляться еще на рубеже XIX и XX веков. В это время в России происходит бурное развитие городов. Население Москвы превысило миллион человек, и скудного конного сообщения становится мало для такого густонаселенного города. Даже запуск в 1899 году первой линии электрического трамвая не смог радикально решить проблемы. Москвичи набивались в трамвай битком.
Первый проект метро 1901 года предполагал строительство наземной кольцевой железнодорожной магистрали вдоль Камер-Коллежского вала. Но так как, по мнению Московской городской думы, такие эстакады испортили бы исторический облик города, от проекта решено было отказаться.
Через год свой проект в городскую думу представили инженер Пётр Иванович Балинский и крупный специалист по строительству мостов Евгений Карлович Кнорре. Линии должны были быть частично наземными (67 км), а частично подземными (16 км). Предполагалось соорудить диаметральную линию от строившейся в то время окружной железной дороги возле Петровско-Разумовского через центр к Красной площади и храму Василия Блаженного. Около него построить Центральный вокзал. Далее по эстакадам через Москву-реку к Большой Ордынке и Серпуховской заставе до соединения ее с окружной железной дорогой близ Павелецкого вокзала. Следующим этапом было сооружение двух кольцевых линий, проходящих по Садовым улицам и Замоскворечью, а также радиальной от Черкизова по реке Яузе до центра города. Представление проекта в Городской Думе состоялось 7 августа 1902 года. После бурных обсуждений Городская Дума вынесла резолюцию, в которой было сказано: «Господам Кнорре и Балинскому в их домогательствах отказать…». Дума сочла строительство линий внеуличного скоростного движения преждевременным.
Тому было сразу несколько причин. Во-первых, проект не предусматривал получения городом дохода от этого предприятия. Городские власти получали свою долю лишь с того момента, когда количество пассажиров в год достигнет 100 миллионов человек. Во-вторых, проект предусматривал безвозмездное отчуждение городских земель вокруг наземных линий и снос некоторых домов. Иначе сооружение эстакад на узких и кривых улицах Москвы стало бы задачей невыполнимой. В-третьих, против строительства метро выступали частные компании, осуществлявшие трамвайное сообщение (в том числе на конках), это лишило бы их львиной доли доходов.
Проект вызвал также усиленные нападки со стороны духовенства. Считалось, что спуск под землю (в Преисподнюю) противоречит православным традициям. Также духовенство опасалось за сохранность храмов, в близи которых должны были пройти эстакады.
Однако к идее подземного сообщения вернулись уже в 1911 году. Городской думой рассматривался проект строительства подземной трамвайной линии под Лубянским проездом, Ильинкой и Красной площадью, который впоследствии должен был стать частью сети будущего метрополитена. В 1912 году свой проект выдвинул уже упомянутый выше инженер Кнорре. Он предполагал строительство двух линий: Радиальной и Кольцевой (по Садовому кольцу).
В 1913 году Московская городская управа разработала собственный проект подземной железной дороги, состоящей из трёх подземных диаметров: Таганско-Тверского (от площади Тверская Застава до Калитников), Арбатско-Мясницкого (от Каланчёвской площади до Киевского вокзала) и Виндавско-Замоскворецкого (от Рижского вокзала до сегодняшней платформы ЗИЛ). Проект строительства, намеченный на 1914—1920 годы, был утверждён Городской управой.
Однако и этому проекту не суждено было реализоваться. Началась Первая Мировая война. Тем временем в 1915 году население Москвы перевалило за двухмиллионную отметку.
В 1918 году Москва приобрела статус Советской столицы и об усовершенствовании ее транспортного сообщения с устройством метрополитена стали думать на государственном уровне.
Для быстрейшего восстановления городского коммунального хозяйства после гражданской войны, в Москве было создано специальное управление МКХ, поручившее входящему в него Управлению Московских Городских Железных Дорог (МГЖД) проектирование метрополитена.
В 1933 году был утверждён технический проект первой очереди метрополитена, тогда же трест «Метрострой» начал основные строительные работы. Маршрут первой очереди был определён путём исследования пассажиропотоков московского трамвая: подземкой решили продублировать самые напряжённые его маршруты.
Участки линии от «Сокольников» до «Комсомольской площади» и от «Библиотеки имени Ленина» до «Парка культуры» сооружались открытым способом. Тоннели между станциями «Улица Коминтерна» и «Смоленская» возводились траншейным способом. На участке глубокого заложения от «Охотного Ряда» до «Площади Дзержинского» была применена щитовая проходка.
Московский метрополитен был открыт 15 мая 1935 года. Пусковой комплекс включал в себя 11,5 км трассы, 13 станций и 14 поездов. Первая очередь шла от станции «Сокольники» до станции «Парк культуры» с ответвлением на «Смоленскую».