تاريخ احداث راه آهن شهري در تهران به ۱۲۰ سال قبل، بر مي‌گردد. تأسيس ترامواي شهري، از جمله نکات پيش بيني شده در امتياز نامه‌اي بود، که به نام بارون‌جوليوس دو رويتر ثبت شده بود. امتياز دهنده قرار داد مشيرالدوله، صدر اعظم ناصرالدين شاه، بود.
بر اين اساس، رويتر امتياز استخراج و بهره‌برداري از تمام معادن و منابع طبيعي را در سراسر خاک ايران به دست گرفت و اجازه داشت براي احداث راه آهن‌سراسري ايران اقدام کند. تأسيس ترامواي شهري نيز از جمله اين امتيازات بود. امتياز نامه فوق بر اثر مخالفت‌هايي پس از يک سال لغو شد و با جايگزيني بلژيکي‌ها، به جاي رويتر انگليسي، خط آهن تهران- ري احداث شد. در همان سال‌ها، يک خط آهن روي زمين، بين دروازه حضرت عبدالعظيم و ميدان باغ شاه، به وجود آمد که به واگن اسبي معروف شد. اين قطار از وسط خيابان‌هاي ري، چراغ گاز و سپه، روي ريل حرکت مي‌کرد و به وسيله چند اسب کشيده مي‌شد. اين اولين و آخرين ترامواي داير شده در تهران تاسال ۱۳۲۰ه. ش، بود.
از دهه سال۱۳۲۰ ، به اين سو همواره انديشه احداث مترو و قطار شهري، در مقاطع مختلف زماني، در ميان مسئولان دولت و شهر تهران مطرح شده است.
درسال ۱۳۳۴، پيشنهاد شخصي به نام وفادار، درباره احداث ترامواي برقي بين تهران تا شميران، در هيئت دولت تصويب و تصميم گرفته شد تا مطالعات و تحقيقات بيش‌تري انجام شود.
درسال ۱۳۳۷، مهندس کورس طرح متروي تهران را تجزيه و تحليل کرد و يکي از شرکت‌هاي آلماني نيز آمادگي خود را براي احداث مترو اعلام کرد.
درسال ۱۳۴۵، دولت شوروي سابق، در مقابل خريد گاز، پيشنهاد احداث متروي تهران را داد که بر طبق طرحي که از سوي کارشناسان روس تهيه شد، متروي تهران از ميدان راه آهن تا ميدان تجريش امتداد مي يافت و از جاده قديم شميران به خيابان شوش مي‌رسيد. طرح اوليه اين پروژه در حدود ۷۰ کيلومتر برآورد شده بود.
درسال ۱۳۴۸، شهرداري تهران از گروه مهندسان و طراحان ژاپني براي بررسي وضعيت حمل و نقل شهري دعوت کرد تا در زمينه‌هاي لازم طرح‌هاي خود را عرضه‌کنند. در آن هنگام، براساس آخرين سرشماري ملي درسال ۱۳۴۵، جمعيت تهران حدود ۳۰۰۰۰۰۰ نفر و تعداد اتومبيل‌هاي شخصي و عمومي ۱۴۵۰۰۰ دستگاه بود.
گروه ژاپني پس از مطالعات خود درسال ۱۳۴۹، در مورد طرح‌هاي دراز مدت و نياز هاي شهر تهران، ايجاد شبکه راه‌هاي سريع را همچون بزرگ‌راه و آزاد راه، به‌طور نهايي ۲۰۰ کيلومتر و شبکه راه آهن سريع (مترو) به طول حدود ۱۱۲ کيلومتر ضروري دانست. در اين طرح، شبکه راه آهن شهري از چهار خط‌تشکيل مي‌شد که اولويت به خط شماره يک داده شده بود که شميران را به ايستگاه راه آهن متصل مي‌کرد و حدود ۲۱ کيلومتر بود.
درسال ۱۳۴۹، شرکت فرانسوي سوفرتو مطالعات مقدماتي خود را درباره احداث متروي تهران شروع کرد که تا سال ۱۳۵۱،ادامه يافت. سپس در سال۱۳۵۴، قرارداد طرح آن با شرکت سوفرتو امضا شد. براساس مطالعه مؤسسه فوق، اجراي سيستم مختلط (خيابان مترو) بهترين طرح بود که شامل شبکه‌اي مرکب از هفت خط‌مترو به طول ۱۴۶ کيلومتر بود.
سپس در ارديبهشت همان سال، مجلس وقت طرح را تصويب و به دولت ابلاغ کرد. در اواسط همان سال، شرکت سوفرتو با امضاي قراردادي کارهاي اجرايي متروي تهران را آغاز کرد و با اين که طراحي خطوط ايستگاه‌ها و ساير موارد از سوي شرکت مزبور انجام شده بود، اين شرکت تا سال۱۳۵۷، تنها توانست ۲/۳ کيلومتر تونل در تپه‌هاي عباس آباد را به صورت ترانسه باز احداث کند. با وقوع انقلاب اسلامي، کار احداث نيز متوقف شد.
در ۱۵ تير ماه سال ۱۳۵۹، لايحه قانون تأسيس شرکت راه آهن شهري، که به تصويب شوراي انقلاب رسيده بود، به شهرداري تهران ابلاغ شد، اما به سبب جنگ، در تاريخ ۱۲ اسفند سال۱۳۶۰ ، عمليات اجرايي مترو کامل متوقف شد. سرانجام، فعاليت مجدد مترو در اول تير ماه سال ۱۳۶۵، آغاز و نخستين مرحله از چهار خط پيشنهادي احداث خط يک و خط دو اجرا شد.
متروي تهران پس از يک دوره طولاني، درسال ۱۳۷۸، از مبدأ ميدان امام‌خميني تا ميدان صادقيه، جهت مرکز به غرب، افتتاح شد. در حال حاضر سه خط مترو به‌اين ترتيب، خط يک از ميدان امام خميني تا صادقيه، خط دو از شهرري تا ميرداماد و خط پنج از صادقيه تا کرج فعال است.
شبکه مترومي تواند به هفت خط افزايش يابد که در مجموع بالغ بر ۱۴۶ کيلومتر خواهد بود