在20世紀50年代末期中國與蘇聯的關系惡化后，中國開始規劃在北京、沈陽、上海三座重要城市修建地鐵，以作為平戰結合的戰備防御手段。北京地鐵首先開工，一期工程于1965年7月1日開工建設，其線路沿長安街與北京城墻南緣自西向東貫穿北京市區，連接西山的衛戍部隊駐地和北京站，采用明挖填埋法施工。全長23.6公里，設17座車站和一座車輛段（古城車輛段），1969年10月1日建成通車。根據預計，北京地鐵在戰時可以每天運送5個陸軍整編師的兵力自西山運至北京市區。

1982年北京地鐵規劃圖

由于屬于戰備工程，北京地鐵在通車后很長時間內不對公眾開放，需憑介紹信參觀及乘坐。1971年1月15日公主墳至北京站段開始試運行，1971年8月5日延長為玉泉路至北京站，1971年11月7日延長為古城路至北京站，1973年4月23日延長為蘋果園至北京站。北京地鐵二期工程始于1969年，其線路沿北京內城城墻自建國門至復興門，呈倒U字型，設12座車站及太平湖車輛段，線路長度為17.2公里。1981年9月15日，北京地鐵正式對外運營。

北京地鐵復八線于1992年6月24日開工建設，1999年9月28日通車試運營，2000年6月28日與一線全線貫通。八通線于2003年開通，對改善通州交通環境起重要作用。