世界上首條地下鐵路系統是1863年英國開通的「倫敦大都會鐵路」（Metropolitan Railway），其幹線長度約6.5千米。由於當時電力尚未普及，所以此地下鐵路須用蒸汽機車牽引，又因機車釋放出的廢氣對人體有害，所以當時的隧道每隔一段距離便要有和地面打通的通風槽。
世界上首條地下鐵路系統是1863年英國開通的「倫敦大都會鐵路」（Metropolitan Railway），其幹線長度約6.5千米。由於當時電力尚未普及，所以此地下鐵路須用蒸汽機車牽引，又因機車釋放出的廢氣對人體有害，所以當時的隧道每隔一段距離便要有和地面打通的通風槽。
到了1870年，倫敦開辦了第一條客運的鑽挖式地鐵，在倫敦塔附近越過泰晤士河，但這條鐵路並不算成功，在營運數個月後便因新通車的倫敦塔橋取代了大部分的旅客運量而廢線。現存最早的鑽挖式地鐵則在1890年開通，亦位於倫敦，連接市中心與南部地區。最初鐵路的建造者計劃使用類似纜車的推動方法，但最後用了電力機車，使其成為第一條電動地鐵。早期在倫敦市內開通的地鐵亦於1906年全數電氣化。就英國其他城市而言，英國利物浦市於1886年亦開通穿越市中心並跨越默西河的地下鐵路，並於1903年早於倫敦地鐵率先實現了電氣化，是世界上第一條實現電氣化的地下鐵路，但該地下鐵路至今在行政和運營管理上尚未獨立成城市地鐵而仍屬於英國國家鐵路網的默西塞德郡通勤鐵路。
蘇格蘭城市格拉斯哥則於1896年年底開通地鐵；紐卡斯爾市所屬的泰恩-維爾郡於1980年開通運營地鐵。
1896年，當時奧匈帝國的布達佩斯開通了歐洲大陸的第一條地鐵，共有5公裡，11站，至今仍在使用。
法國的巴黎地鐵在1900年開通，最初的法文名字「Chemin de Fer Métropolitain」（法文直譯意指「大都會鐵路」）是從「Metropolitan Railway」直接譯過去的，後來縮短成「métro」，所以很多城市軌道系統都稱metro。俄羅斯的地鐵也順理成章，只是改用了西裡爾字母，稱為Метро。
中國第一條地鐵是1971年開通的北京地鐵。1965年7月1日，北京地鐵一期工程正式開工，1969年10月1日完工並試運營，1969年11月，因線路供電方式有缺陷，發生大火（無人員傷亡）。線路改造後1971年1月15日繼續運營。上海地鐵於1990年初開始建設，到1993年開通第一條線路，目前已經成為世界上規模最大的地鐵網絡。
柏林是世界第5個建成地鐵的城市。1902年2月第一條地鐵通車。
如今，柏林已經建成了一個地鐵網，擁有9條地鐵線，170個地鐵車站，全長144公裡，每年客運量達4億多人次。
羅馬地鐵於1955年啟用。現在羅馬地鐵有兩條路線：A線和B線，共有48個車站。第三條路線和B線的支線的開通工程正在進行中，當局亦計劃興建第四條路線。
雅典是世界上擁有地鐵較早的城市之一，地鐵於1925年通車，長25.7公裡。
開羅地鐵是埃及首都開羅的軌道交通系統，也是非洲惟一營運中的重型地鐵系統。每班列車均設有2節女性專用車廂。
伊斯坦堡的第一條地鐵修建於1910年，只有0.6千米，但因城市坐落在歐洲，因此沒有被算作亞洲第一條地鐵。第二條地鐵於2000年9月投入運營，這條長8.5公裡的幹線連接市內兩個最繁華的商業區，每小時雙向運載90000旅客，將有助於緩解這座1000萬人口特大城市的交通擁塞狀況。
多倫多地鐵首條路線於1954年落成，同時也是加拿大的第一條地鐵線。現已發展成為擁有4條路線及69個車站，路線總長度達68.3公裡的運輸系統。
曼谷地下鐵路在2004年7月啟用，從城市北端連到城市中心，共設有18個車站。
新加坡地鐵始建於1988年，是繼馬尼拉的輕軌鐵路運輸系統之後，東南亞地區第二個興建的地鐵系統。新加坡地鐵系統穿行整個新加坡，為全國接近一半的人口服務。
墨西哥城是拉美第一個修建地鐵的都市，如今是拉美規模最大、最現代化的地鐵城市。墨城地鐵的特點是站口遍布全城，10條線路有近200個車站，並且票價非常便宜。此外，雖然墨城地鐵站內裝修相對簡單，但站內文化氛圍很強，不僅飾有各種雕塑或壁畫，一些靠近市中心的站內還經常舉辦各種文化展覽等。
華盛頓地鐵為美國第二繁忙的城市軌道交通系統，僅次於紐約地鐵，自1976年開通以來，華盛頓地鐵已經發展至5條線路，共有86個車站及171公裡長的軌道。