В 1911 году свой проект метро представил инженер Сушков, но и его ждало разочарование.

В 1913 году Московская городская управа разработала собственный проект подземной железной дороги, состоящей из трех подземных диаметров: Таганско-Тверского (от Тверской заставы до Калитников); Арбатско-Мясницкого (от Каланчевской площадидо Брянского (Киевского) вокзала) и Виндавско-Замоскворецкого (от Виндавского (Рижского) вокзала до нынешней платформы ЗИЛ). Проект строительства, намеченный на 1914–1920 годы, был утвержден Городской Управой. Англичане согласились финансировать строительство метрополитена, отдав затем 40 % акций московским властям. Причем строить метро предполагалось по проекту, который должны были доработать инженеры Кнорре и Руин. Но строительству помешала разразившаяся Первая мировая война.

Также среди прочих известен проект, предложенный электротехником М. К. Поливановым в 1916 году. Тоннели трех подземных диаметров соединялись с путями магистральных железных дорог, пригородные участки которых должны были быть электрифицированы.

В 1925 году был разработан проект Мясницкого радиуса, но он остался лишь на бумаге.

Возросшая транспортная нагрузка потребовала принятия решения о строительстве метрополитена. В 1923 году проект московского метрополитена был заказан иностранной компании Siemens Bauunion GmbH. К 1925 году немецкий проект, включавший 80 км тоннелей и 86 станций, был готов. Однако денег на реализацию не нашли, и проект Siemens Bauunion GmbH остался невостребованным.

15 июня 1931 года на Пленуме ЦК ВКП(б) после доклада первого секретаря Московского горкома партии Л. М. Кагановича было принято решение о строительстве Московского метрополитена, чтобы улучшить транспортную обстановку в городе и частично разгрузить трамвайные линии[14]. В ноябре 1931 года началось строительство первого опытного участка на Русаковской улице. В ходе проектирования возник спор о типе будущих станций метро: будут ли они иметь островные или боковые платформы. В итоге было решено остановиться на варианте трехсводчатой станции с островной платформой. Для подъема пассажиров на поверхность предполагалось использовать эскалаторы. Московским инженером В. Л. Маковским была обоснована возможность и необходимость прокладки в сложных условиях московских грунтов тоннелей глубокого заложения.

В 1933 году был утвержден технический проект первой очереди метрополитена, тогда же трест Метрострой начал основные строительные работы. Маршрут первой очереди был определен путем исследования пассажиропотоков московского трамвая: подземкой решили повторить самые напряженные его маршруты.

Участки линии от «Сокольников» до «Комсомольской» и от «Библиотеки имени Ленина» до «Парка культуры» сооружались открытым способом. Тоннели между станциями «Александровский сад» 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.

Пусковый комплекс включал в себя 11,2 км трассы, 13 станций и 12 двухсекционных (четырехвагонных) составов – всего 48 вагонов. Первая очередь шла от станции «Сокольники» до станции «Парк культуры», с ответвлением на «Смоленскую». Данное ответвление, ставшее Арбатской линией, в 1937 году дошло до станции «Киевская», пересекая при этом Москву-реку по мосту. До начала Великой Отечественной войны были открыты еще 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 «Площадь Свердлова» (с 1990 года «Театральная»).