در سال ۱۳۳۷ برای شهر تهران در اولین طرح جامع شهری، بحث حمل و نقل ریلی دیده شد در سال ۱۳۵۰ شهرداری تهران بررسی وضعیت حمل و نقل شهری را به شرکت فرانسوی سوفرتو (Sofrethu-RATP) واگذار کرد. این موسسه بر مبنای اطلاعات و آمار جمع‌آوری شده و پیش‌بینی‌های مربوط به توسعه و رشد تهران در سال ۱۳۵۳ گزارش جامعی با عنوان طرح ترافیک و حمل و نقل تهران ارائه کرد. در این طرح جامع، سیستم مترو، براساس ایجاد هفت خط مترو به طول با حدود بیش از ۱۴۰ کیلومتر که به وسیله توسعه شبکه روزمینی به حومه و یک شبکه کامل اتوبوسرانی به‌عنوان مکمل مترو و تعدادی پارک‌سوار در اطراف ایستگاه‌های مترو و در نهایت یک شبکه بزرگراهی به‌صورت کمربندی تکمیل می‌شد، پیشنهاد شد. براساس ارائه گزارش مذکور، اردیبهشت ماه سال ۱۳۵۴ لایحه قانونی تاسیس شرکت راه‌آهن شهری تهران و حومه از طرف دولت به مجلس تقدیم شد که مورد تصویب مجلس قرار گرفت و در آن به شهرداری تهران اجازه داده شد به منظور احداث راه‌آهن شهری و تاسیسات مربوطه و بهره‌برداری از آن شرکتی به نام شرکت راه آهن شهری تهران و حومه (مترو) تاسیس کند.

اولین اساسنامه شرکت مترو نیز در تیرماه ۵۴ به تصویب رسید. فعالیت‌های اجرایی قطعه یک در اواخر سال ۱۳۵۶ شروع و تا سال ۱۳۶۰ نیز زیر نظر مهندسین مشاور فرانسوی ادامه داشت. حدود ۲۳۰۰ متر تونل و بخشی از سازه سه ایستگاه حدفاصل بزرگراه شهید حقانی و خیابان شهید بهشتی به‌صورت ترانشه باز احداث شد. سال ۱۳۶۰ به دلیل شرایط ویژه حاکم بر اجرای پروژه‌های بزرگ در تهران با هزینه‌های عمومی و دولتی و شروع جنگ تحمیلی هیات وزیران توقف کامل طرح مترو را تصویب کرد. اما پس از گزارش کارشناسان امر درخصوص ضرورت‌های ساخت مترو، در نهایت راه‌اندازی مجدد طرح مترو در هیات دولت تصویب شد و این مصوبه با پنج ماه تاخیر برای اجرا ابلاغ شد.

از سال ۱۳۶۶ فعالیت شرکت راه‌آهن شهری تهران و حومه بر مبنای همان طرح سوفرتو، ساخت دو خط درون‌شهری (شمال- جنوبی و شرقی- غربی) و یک خط برون‌شهری به شهر کرج (خارج از شبکه پیشنهادی) با توجه به مصوبه دولت مبنی بر ایجاد مترو اتصال به شهرهای اقماری جمعا به طول ۹۰ کیلومتر با ۵۲ ایستگاه مجددا آغاز شد که تا سال ۱۳۸۶ این طرح تکمیل شد. بهره‌برداری از سه خط مترو و استقبال روزافزون شهروندان و تاثیر انکارناپذیر آن بر زندگی روزمره مردم هیچ تردیدی در توسعه متروی تهران باقی نگذاشته است. با توجه به گسترش تهران احداث باقیمانده خطوط متروی سنگین شهری، خطوط سریع‌السیر و اقماری و همچنین استفاده حمل‌ونقل عمومی مکمل برای کلان‌شهر تهران که از ابرشهرهای دنیاست یک ضرورت به نظر می‌آید. از این رو بازنگری و به‌روزسازی مجدد مطالعات بلندمدت توسعه حمل‌ونقل انبوه عمومی و ریلی تهران در مهرماه ۱۳۸۳ ضروری دانسته شد و مورد تصویب هیات مدیره مترو قرار گرفت. اما این بازنگری تا کنون به طول انجامیده و اکنون آخرین نسخه طرح جامع حمل‌ونقل ریلی در آستانه تصویب در شورای عالی ترافیک است.