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»).

Во время Великой Отечественной войны метро использовалось как бомбоубежище. За время авианалетов в метро родилось 217 детей.

Почти с первых лет существования Московского метрополитена предполагалось использовать его в качестве объекта гражданской обороны. В апреле 1941 года вышло постановление Совнаркома, согласно которому метрополитен должен был быть приспособлен под массовое бомбоубежище. Во время Великой Отечественной войны здесь скрывались от авианалетов тысячи москвичей.

После войны новые станции проектируются с учетом возможного использования потенциальным противником оружия массового поражения: атомного, химического и бактериологического. Вентиляционные шахты оборудуются фильтрами. На перегонах строятся санузлы, рассчитанные на обслуживание большого количества людей (в мирное время не используются)[15].

В тоннелях, а также на выходах со станций метро сооружаются герметичные двери (гермозатворы). Они могут выдержать воздействие взрывной волны, а также способны предотвратить затопление станций и тоннелей в случае наводнения. На случай отключения городского электропитания предусмотрены дизельные электростанции. Их мощности достаточно для поддержания освещения и вентиляции.

Персонал Московского метрополитена до сих пор регулярно проводит учения гражданской обороны.

15 октября 1941 года лично от Л. М. Кагановича поступил приказ закрыть Московский метрополитен, в течение 3 часов подготовить предложения по его уничтожению, как стратегически важного объекта. Метро предполагалось уничтожить, а оставшиеся вагоны и оборудование вывезти. Утром 16 октября 1941 года в день паники в Москве метрополитен впервые не был открыт. Это был единственный день в истории московского метро, когда оно не работало. К вечеру приказ об уничтожении метро был отменен.

Строительство третьей очереди Московского метрополитена началось еще до начала Великой Отечественной войны, в 1940 году. В первые месяцы войны строительство было заморожено, однако возобновилось уже в мае 1942 года, после отвода угрозы захвата Москвы. Были введены в строй два отрезка пути: в январе 1943 года – «Площадь Свердлова» – «Завод имени Сталина» (с 1956 года «Автозаводская») (с пересечением Москвы-реки в глубоком тоннеле; станции «Павелецкая» и «Новокузнецкая» были открыты позже, в ноябре 1943 года), а в январе 1944 года – «Курская»– «Измайловский парк» (с 2005 года «Партизанская») (4 станции). На 7 станциях, построенных в военное время, имеются памятные таблички с надписью «Сооружено в дни Отечественной войны».

После войны началось строительство четвертой очереди метрополитена – Кольцевой линии и глубокой части Арбатской линии от «Площади Революции» до «Киевской». Кольцевую линию первоначально предполагали строить под Садовым кольцом. 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 семи из девяти вокзалов столицы. Вторая очередь Кольцевой линии открылась в 1952 году («Курская»– «Белорусская»), а в 1954 году строительство линии было завершено.