在地底下挖隧道并不是一件容易的事，而且需要极大量的金钱和时间，至少也要好几年才能完成。

最简单直接的方法是明挖随填（明挖回填）。这种 方法一般是在街道上挖掘一条大沟渠，然后在其内铺设轨道、建造隧道结构，隧道有足够的承托力后才把路面重新铺上。

除了道路被掘开，其他地下结构如电线、电话线、水管等都需要重新配置。

建这种隧道的物料一般是混凝土或钢，但较旧的系统也有使用砖块和铁的。

另一种方法是先在地面某处挖一个竖井，再在井底挖掘隧道。最常见的方法为使用钻挖机（潜盾机，盾构机），一面挖掘一面把预先准备好的组件安装在隧道壁上。对于建筑物高度密集的地方或无法进行明挖法的区域（如水域、地下水密集区域），钻挖法甚至是唯一可行的建造方法。

这种方法的优点是对街道交通或其他地下设施的影响非常小，甚至可在水底建造（伦敦、纽约、东京、香港和首尔等都市的城市轨道系统都有很多越过河流或海港的隧道）；隧道的设计也有较多的创作空间，例如车站会比站与站之间的隧道高一些，有助列车离站时加速以及进站时减速。此外，当要挖掘较深的隧道时也常采用此法。

但这种挖法也不是没有缺点的，除了成本较高之外，也经常需要留意地下水的影响（如山东济南）；另外在一些较硬的岩层开挖，可能需要炸药。地下空气供应问题甚至隧道坍塌亦有可能造成工人伤亡。此外，对于建筑高度密集的地方，挖掘时除了要留意避免对工地四周的建筑结构造成影响以外，有时亦要统筹所在的公用事业，把地底的输水、输电管线迁移，以便腾出地方来兴建列车通道。

一般而言，为减低隧道建造成本，地铁隧道必须尽 可能小，对于明挖法时代修建的地铁，由于隧道断面多呈方形，因此为了减少开挖面积，此时期地下铁会选择使用第三轨供电方式以缩小隧道断面。对于现代常用的盾构法建造而言，则多用刚性接触网系统，因为隧道呈现圆形断面，使用刚性接触网并不增加隧道直径，反而是使用三轨系统可能增加隧道直径。当今世界地铁系统总的来说，接触网系统属于后发致胜，逐渐成为主流系统。

地铁的供电方式主要如下：

第三轨在原有两轨路线侧边新增轨道带电，车辆则利用集电靴获得电力；电流经车轮和运行轨道回到发电厂。第四轨除了原有车轮支撑导引用轨道外，另外增设两条轨道各供应直流电正负两极，或者供应三相交流电，但不如第三轨式经济，故不常见。

电力由架空电缆提供，车辆则利用集电弓获得电力，有时亦会以车轮经过轨道将电流带回发电厂。使用架空电缆供电的地下铁，电缆设置会非常低，几乎触及车顶，以减少隧道高度，从而减低建造成本。

由于上述原因，地下铁均会使用设备较简单的直流供电，令车身可以较低矮，隧道同样可以造得较低。

绝大多数的城市轨道交通系统都是用来运载市内通勤乘客的大运量快速城市公共交通系统，而在很多场合下城市轨道交通系统都会被当成城市交通的骨干。通常，城市轨道交通系统 是许多都市用以解决交通堵塞问题的方法。

美国的芝加哥曾有用来运载货物的地下铁路；英国伦敦亦有专门运载邮件的地下铁路。但两条铁路已先后在1959年及2003年停用。目前所有城市地下铁路仅为客运服务。在战争（如第二次世界大战）时，地下铁路亦会被用作工厂或防空洞。不少国家（如韩国）的地铁系统，在设计时都有把战争可能计算在设计内，所以无论是铁路的深度、人群控制方面，都同时兼顾日常交通及国防的需要。 有些地方的地下铁路建筑在地底下为的不单是避开地面的繁忙交通及房屋，还有为避免铁路系统受到户外的恶劣天气的破坏，负面教材有莫斯科地铁地面线: 4号及L1号线，受到极端寒冷天气的肆虐导致维修费用已经远远高过地下线的建造及维修费用。

另外，城市轨道交通系统亦被用作展示国家在经济、社会以及技术上高人一等的指标。例如前苏联的地下铁路系统便以车站装饰华丽出名，而朝鲜首都平壤的地下铁路系统亦有堂皇的装饰。

在英文环境中，根据各城市类似系统的发展起源与使用习惯之不同，常称为：Metro（巴黎、除北京的中国大陆地区）、MRT（新加坡、台北、高雄等）、Mass Transit Railway / MTR（香港地铁以及港铁参与合作运营的地铁线，亦为港式英语）、Overground（特指地上轨道）、Railway（特指地上轨道）、Subway（美国及周边地区、北京，亦为美式英语）、Tube（特指伦敦，亦为非正式英式英语）或Underground（特指伦敦，亦为正式英式英语）。用定冠词 the 专指时，the Metro、the Underground（非正式英语为the Tube）、the MTR 分别指巴黎地铁、伦敦地铁和香港地铁。

世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的“ 伦敦大都会铁路”（Metropolitan Railway），是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建。当时电力尚未普及，所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。由于机车释放出的废气对人体有害，所以当时的隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。到了1870年，伦敦开办了第一条客运的钻挖式地铁，在伦敦塔附近越过泰晤士河。但这条铁路并不算成功，在数月后便关闭。现存最早的钻挖式 地下铁路则在1890年开通，亦位于伦敦，连接市中心与南部地区。最初铁路的建造者计划使用类似缆车的推动方法，但最后用了电力机车，使其成为第一条电动地下铁。早期在伦敦市内开通的地下铁亦于1906年全数电气化。

1896年，当时奥匈帝国的城市布达佩斯开通了欧洲大陆的第一条地铁，共有5公里，11站，至今仍在使用。

法国巴黎的巴黎地铁在1900年开通，最初的法文名字“Chemin de Fer Métropolitain”（法文直译意指“大都会铁路”）是从“Metropolitan Railway”直接译过去的，后来缩短成“Métro”，所以现在很多城市轨道系统都称metro。俄罗斯的地铁也顺理成章，只是改用了西里尔字母，称为Метро。

中国第一条地铁线路始建于1965年7月1日，1969年10月1日建成通车，使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。

1965年7月，北京地铁1 号线一期工程开工 标志着我国地铁交通发展的起步，1969 年10 月，北京地铁1 号线一期建成完工，成为我国第一条投入运营的地铁线路。我国地铁交通主要经历了三个发展阶段：

起步阶段（1965-1997 年）：城市化率处于较低水平，国家经济实力有限，地铁建设基本限于核心城市北京和上海，除此之外仅天津建成地铁1 号线，截至1997 年7 月，全国共建成运营线路4 条。

发展阶段（1997-2004 年）：城市化进程加快，主要城市规模增长、经济实力增强；城市地面交通问题逐步显现、环境污染日益严重。地铁作为缓解城市交通压力、降低运输能耗、减少环境污染的国际通行手段，已具备内在需求和外部经济实力保障，发展步伐开始加快。截至2004 年底，拥有地铁的城市增加到7 个，北京、上海在这一时期继续进行新线和老线延伸建设工作。

提速阶段（2005 年至今）：城市化率显著提高，经济实力进一步提升，地铁成为经济发展较快的大城市公共交通建设的重要内容，地铁运营网络初具规模，运量和网络密度仍远低于世界主要大城市。截至2008 年底，我国已有北京、上海、广州、深圳等10 个城市拥有地铁交通线路31 条，运营总里程835 公里。由此可见，我国地铁运营里程正处于快速增长期，按照发达国家的建设经验，这一阶段将伴随整个城市化进程持续存在。

虽然地铁对于雪灾和冰雹的抵御能力较强。但是对地震、水灾、火灾和恐怖主义等抵御能力很弱。由于地铁的构造，而导致极易因为这些因素发生悲剧。为此自地铁出现以来，工程师们就不断持续研究如何提高地铁的安全性。

可以导致行进中的车辆出轨，因此地铁都设计有遇到地震立即停驶的功能。 为防止地铁地道坍塌，处于地震地带的地铁结构必须特别坚固。

由于地铁内的系统低于地平线，而导致地上的雨水容易灌入地铁内的设施。因此地铁在设计时不得不规划充分的防水排水设施，即使如此也可能发生地铁站淹水事件。为此在发生暴雨之时，地铁车站入口的防潮板和线路上的防水闸门都要关闭。一个知名的例子是台北捷运在纳莉台风侵袭时曾经发生淹水事件。还有北京地铁一号线因暴雨积水关闭了数小时。

在以前，人们不太重视地铁站内的防火设施，车站内一旦发生火灾，瞬间就会充满烟雾，而引发严重的灾祸1987年11月18日，英国伦敦地铁King's Cross站发生火灾，导致31人死亡。产生火灾的原因之一是因为伦敦地铁内采用了大量木质建筑。因此，日本地铁部门规定在地铁站内禁烟来避免火灾。

2003年2月28日，韩国大邱广域市的地铁车站因为人为纵火而产生火灾，12辆车厢被烧毁，192人死亡，148人受伤。这次火灾产生如此严重死伤的原因除了车厢内部装潢采用可燃材料之外，车站区域内排烟设施不完善也是重要因素，加上车辆材质燃烧时产生了大量的一氧化碳等有害物质，而导致不少人中毒死亡。

随着中国城市的发展，一些大中型城市已开通或正在建设地铁和轻轨，普通民众由于对城市轨道交通系统接触较少，认识时间较晚，概念上有些误区。有人认为城市轨道交通中，在地面以下行驶的叫地铁，在地面或高架上行驶的就是轻轨；还有人认为轻轨的钢轨重量比地铁轻，这两种认识都是错误的。城市轨道交通分为地铁和轻轨两种制式，地铁和轻轨都可以建在地下、地面或高架上。为了增强轨道的稳定性，减少养护和维修的工作量，增大回流断面和减少杂散电流，地铁和轻轨都选用轨距为1435毫米的国际标准双轨作为列车轨道，与国铁列车选用的轨道规格相同，并没有所谓的钢轨重量轻重之分。 划分两者区别的依据是所选用列车的规格。

按照国际标准，城市轨道交通列车可分为A、B、C三种型号，分别对应3米、2.8米、2.6米的列车宽度。凡是选用A型或B型列车的轨道交通线路称为地铁，采用5～8节编组列车；选用C型列车的轨道交通线路称为轻轨（上海轨道交通8号线除外），采用2～4节编组列车，列车的车型和编组决定了车轴重量和站台长度。上海轨道交通3号线采用6节编组A型列车，有90%的线路都是在高架上，但是按照车型分类标准仍然属于地铁线路；上海轨道交通6号线采用4节编组C型列车，有70%的线路都是在隧道内，但是按照车型分类标准仍然属于轻轨线路。A型车是目前最高端的城市轨道交通列车。其特点是车体宽和编组大，A型车宽度为3米，上海轨道交通10号线采用的阿尔斯通Metroplis地铁列车宽度达到3.2米； 6节编组A型地铁列车最大载客量为2460人，上海轨道交通1、2号线的阿尔斯通和西门子8节编组A型地铁列车最大载客量达到3280人。B型车和C型车的造价和技术含量要小于A型车。 在我国的规范中是指，轴重相对较轻，单方向输送能力在1万～3万人次的轨道交通系统，称为轻轨；每小时客运量3万～8万人次的轨道交通系统，称为地铁。

最高时速140千米的市域动车组（如：CRH6S）也可以用于轨道交通系统的运营。

地铁与地下铁路是两个截然不同的概念。地铁是一种城市公共交通模式，通行的是专用的地铁列车，其内部布局与公交客车类似，大多依靠轨道本身供电，由城市的轨道交通公司运营（我国内地和台湾的地铁系统与铁路部门毫无关系，但香港和其他一些国家和地区的铁路部门也参与地铁运营），票据为轨道交通公司发行的卡片或塑料币，乘次结束后回收。地下铁路一般指在地下空间兴建的国家级铁路，由铁路部门单独运营，可通行普通火车、动车组而不可通行地铁列车，采用国铁售票方式，因此不属于地铁。

另外，我国内地的地铁列车普遍像汽车一样靠右行，而国铁是靠左行。

图为广深港高速铁路地下段的深圳福田车站，站台布局酷似地铁站，但6号站台屏蔽门内为CRH380AJ型高铁检测车，因此是典型的地下火车站。地下火车站可以建设成国铁与城市地铁的快速换乘枢纽。

一般的城市轨道系统使用铁轨和金属车轮。但近年来亦有系统使用混凝土路轨或橡胶车轮（和摩托车相近），或两者兼用。

由于都市内交通运输拥塞，大众普遍要求“不需要太长等候时间就能搭乘”。为此列车的运行间隔被设定10分钟以下。莫斯科在交通尖峰时段更每隔一分钟就有一班次。一般情况下，车站内的两个月台内的列车是同时到达的。但在东京的部分线路，实行缓行和急行两种运行方式同时进行的情况。急行列车不停一些较小型的车站，缓行列车则每站都停。

世界的大部分的轨道交通线路，从早晨四点营运到凌晨零点。通常于早晨4点至7点发首班车，晚上10点至凌晨1点发末班车。少数的例外，美国芝加哥和美国纽约为24小时运营。

主要是在东亚较多，鉴于东亚的都市人口密度普遍远比欧美为高，加上交通多以公交主导。

东京 - 东京地下铁、都营地下铁、JR东日本、首都圈各大手私铁等

吉隆坡- Rapid KL、KLIA Express和KL Monorail

新加坡 - 新捷运（SBS Transit） & 新加坡地铁有限公司（SMRT Trains）

大阪 - 大阪市营地下铁、近畿圈各大手私铁、JR西日本

首尔 - KORAIL（首都圈电铁、航空铁道、盆唐线以及首尔地铁站的一部分）、首尔Metro（1、2、3、4号线）、首尔都市铁道公社（5、6、7、8号线）、首尔地铁9号线公社（9号线单独运营）、首尔新盆唐线（运营新盆唐线）

台北 - 台北捷运公司、台湾铁路管理局（桃园机场捷运、捷运化区段）

高雄 - 高雄捷运公司、台湾铁路管理局（捷运化区段）

上海 - 上海地铁运营有限公司、上海磁悬浮交通发展有限公司 -（此两家均为上海申通地铁集团有限公司的子公司，但日常经营活动相对独立）

北京 - 北京地铁运营有限公司（Beijing Subway）、北京京港地铁运营有限公司（Beijing MTR，此家公司为香港地铁公司投资的公司）

天津 - 天津市地下铁道集团有限公司（负责天津地铁1~8及10~13线）&天津滨海快速交通发展有限公司（负责天津地铁9号线，又称津滨轻轨，另预留市域Z1Z2Z4及滨海B线运营权）

深圳- 深圳市地铁集团（目前已具有深圳地铁罗宝线、蛇口线、龙岗线、环中线的运营权）、港铁轨道交通(深圳)有限公司（负责龙华线全线开通后的运营）。(深圳地铁三号线投资有限公司已于2011年4月11日并入深圳市地铁集团有限公司)

1995年3月20日在日本东京奥姆真理教发动了东京地铁沙林毒气事件。

2001年9月11日在美国纽约的911恐怖袭击事件中，地铁虽然没有成为恐怖主义者直接攻击的目标，但是倒塌了的世贸中心大楼(WTC)的正下方有地铁车站，而地铁车站也因为建筑的倒塌而被破坏，部分人因此死亡。

2003年2月18日，韩国大邱市地铁发生纵火事件，死亡人数约200人

2005年7月7日在英国伦敦发生了爆炸事件。地铁正成为恐怖主义者攻击的目标。

2010年3月29日在俄罗斯莫斯科发生了两次地铁爆炸事件，死亡人数已上升至34人，初步判断为恐怖袭击。

2011年4月11日17时56分发生 在白俄罗斯首都明斯克“十月”地铁站爆炸案被定性为恐怖事件。

1.中国 上海446千米

2. 英国 伦敦 402千米

3. 中国 北京 372千米

4. 美国 纽约 369千米

5. 日本 东京 326千米

6. 韩国 首尔 314千米

7. 俄罗斯 莫斯科 298.8千米

8. 西班牙 马德里284千米

9.中国 广州309千米

10. 中国 香港 218.2千米

11. 法国 巴黎 214千米

12. 中国 深圳 178千米

13. 墨西哥 墨西哥城176.4千米

14. 西班牙 巴伦西亚175千米

15. 美国 华盛顿171千米

16. 美国 芝加哥 170.8千米

17. 美国 旧金山 167千米

18. 德国 柏林 147千米

19. 日本 大阪 137.8千米

20. 伊朗 德黑兰120千米

21. 新加坡 新加坡 118.9千米

22. 俄罗斯圣彼得堡110.2千米

23. 瑞典 斯德哥尔摩105.7千米

24.智利 圣地亚哥105千米

25. 西班牙 巴塞罗那104.8千米

26. 中国 台北 101.9千米

27. 德国 汉堡 100.7千米

28. 德国 慕尼黑96千米

29. 印度 德里 96千米

30. 韩国 釜山95千米

31. 日本 名古屋 89.1千米

32. 中国 南京 85千米

二天个头

1.包括磁浮线33千米

2.仅包含东京地下铁（195.1千米）及都营地下铁（130.9千米）线路。

3.包含香港轻铁。

4.柏林城铁（331千米）未计入

5.汉堡城铁（144千米）未计入

6.慕尼黑城铁（442千米）未计入，只算营业里

     《中国地铁行业发展前瞻及投资战略规划分析报告》研究显示：2009-2013年，我国城市客运量从1145.95亿人增加到1283.35亿人。其中，公共汽电车完成771.17亿人，BRT客运量10.96亿人次，公共汽电车运营里程348.96亿公里，，轨道交通完成109.19亿人，出租汽车完成401.94亿人，客运轮渡完成1.06亿人。

其中，以汽车为主的路面交通运输工具承担了91.41%的客运量。但是由于我国多数城市整体建设水平相对落后，在交通规划方面满足不了居民的出行要求，速度慢、运量小制约了路面交通运输工具的发展潜力。

因此，以地铁为主导的城市轨道交通发挥了其准时、高效的的优点，受到人们的青睐。2012年度，全国有35个城市在建设轨道交通线路。截至2013年9月，我国获得国家批准建设轨道交通的城市已达到37个，高居世界第一。

数据显示：2009-2013年，我国城轨交通运营线路长度逐年增长，年复合增长率为24.23%。2013年，为2408公里，同比增长17.01%。且单条线路的平均长度整体呈增长趋势，从2010年的27.76公里增长到2012年的29.83公里。

在客运量方面，2013年，我国城市轨道交通占城市客运市场的比重约为8.51%，并呈上升的趋势。2009-2013年，我国城市客运量中，公交客运量的占比有所下降，但市场份额始终在60%以上。出租车客运量整体呈下降的趋势，2013年为31.32%，但下降幅度较小。客运量的增长，与路面交通客运量比重的下降，进一步表明城市轨道交通在我国城市客运市场将起到重要的作用。

目前，我国城镇化进程已经超过了国家“十二五”规划的目标。根据我国城市轨道交通建设情况分析，预计2014年城市轨道交通将承担10%以上的城市客运量。

节省土地

由于一般大都市的市区地皮价值高昂 ，将城市轨道交通建于地底，可以节省地面空间，令地面地皮可以作其他用途。

减少噪音

城轨建于地底，可以减少地面的噪音。

减少干扰

由于地铁的行驶路线不与其他运输系统（如地面道路）重叠、交叉，因此行车受到的交通干扰较少，可节省大量通勤时间。

节约能源

在全球暖化问题下，地铁是最佳大众交通运输工具。由于地铁行车速度稳定，大量节省通勤时间，使民众乐于搭乘，也取代了许多开车所消耗的能源。

减少污染

一般的汽车使用汽油或石油作为能源，而地铁使用电能，没有尾气的排放，不会污染环境。

建造成本高

由于要钻挖地底，地下建造成本比建于地面高。

前期时间长

建设地铁的前期时间较长，由于需要规划和政府审批，甚至还需要试验。从开始酝酿到付诸行动破土动工需要非常长的时间，短则几年，长则十几年也是有可能的。

城市轨道交通系统的运营方式可大致分为两种。一是由政府或自治团体来营运，被称为公营。另一个则是由民营企业营运，是为民营。同时还存在着第三种营 运方式，经营者虽然是民营企业，但出资者则是公营团体，这在欧洲较常见。

在一些地区，轨道交通系统的票价无论时间还是乘车长度的长短都是定额的。但是也有很多国家的轨道交通票价是按照乘坐距离（或依里程划分不同区间）来决定的。在德国等欧洲国家，轨道交通的票价采取地域制，以某地方为中心，向外辐射来划定地域，在一个地域（里程）内票价相同，而下一个地域内则又有新的票价。很多国家组织了交通营运联合体，轨道交通系统与其他大众运输工具进行票证整合，轨道交通系统的车票在其他交通工具（如公共汽车或地区铁路）上也能使用。

很多城市轨道交通系统导入了自动收费系统，这样可节省大量人工，节省运营成本。只要插入专用车票或IC卡，自动收费系统的验票闸门就可自动放行。在日本，城市轨道交通系统的自动收费装置还有诸如自动判定票的余额是否不足与判定使用次数等智慧功能。

另外在德国和奥地利等国，轨道交通系统营运采用实行“自助餐制”。全面废止在车站内验票，而是在车内进行突击验票。在这个情况，若是逃票要缴交正常票价8倍以上的高额罚款（这些国家内的其他市内交通机关也施行同样的制度）。若境外游客逃票超过一定次数，甚至会影响该游客的诚信档案以至于无法成功办理第二次签证。

但是，由国家铁路公司或地方铁路公司运营的单纯的国家铁路线（城铁、客运专线、高铁及普铁线）在地下敷设时，不能称为地铁。如，深圳的广深港高铁福田站在地下建设，但它通行的是和谐号动车组，所以不是地铁站，而是真正的火车站。

北京地铁公司:地铁内是否有雾霾需要权威机构的检测。北京地铁各条线路都有通风设备，且是非常重要的组成部分，排风在设计上也是有技术标准的。

京港地铁公司:其所辖线路各车站都配备有相应的通风设备，包括风机及通风管道等，并且对通风设备采取每日巡查、每半年进行一次全面检修，来确保设备的正常运行。同时，对于通风管道系统会定期进行全面清洗，以确保其卫生清洁符合标准。