地铁一号线沿线地质以厚层砂类土、砾砂为主，厚度大、强度高，为建设地铁较为理想的工程地质条件。

1940年，日本大阪电气化局编制了4条线路总长54.1公里的奉天地铁线网规划和设计文件。

1965年，因战备需要，国务院、中央军委批准沈阳修建地铁工程，并在沈阳东郊破土动工。"文革"期间多次停工，最后于1982年停建。

1990年，沈阳市启动轻轨一期工程建设。

1992年，国务院批准沈阳轻轨一期工程项目立项。

1993年，沈阳再次筹建地铁，国务院批准工程可行性研究报告，后因各种原因没有实施。

1995年，由于已建成的上海地铁一号线国产化率低、造价高昂，而已获批的重庆、青岛及沈阳的地铁建设均因各种原因停工，国务院发布国办60号文，暂停地铁审批。

1998年，沈阳第三次筹建地铁，正式进行前期准备工作。

1998年，《沈阳市快速轨道线网规划》编制完成，该规划共设计五条轨道交通线路，纳入《沈阳市城市总体规划》并经国务院批复。

1999年12月，沈阳市地铁一号线一期工程项目建议书上报国家计委(发改委)。

2000年1月，地铁一号线一期工程项目有关研究报告通过了专家组评审。

2002年9月，通过国家计委初审。并于当年10月上报国务院。

2002年10月，国务院第142次总理办公会进行讨论后，第二次冻结了地铁审批。

2003年9月，沈阳市第一个按照国务院有关精神，编制了《沈阳市快速轨道交通建设规划》，并上报国家发改委，10月通过中咨公司评审。

2004年3月，通过建设部的初步审查。

2004年10月，为加快推进沈阳地铁立项审批，辽宁省政府正式上报《关于报请国务院批准沈阳市快速轨道交通建设规划的请示》。

2005年3月，国家发改委有关领导专程来沈考察了项目情况。

2005年6月，向国家环保总局报批地铁项目的环境影响评价报告书。

2005年8月6日，《沈阳市快速轨道交通建设规划》获得国务院的批准。根据这份规划，沈阳将从2005年至2012年，先期建设地铁1号、2号线一期工程，即两条线路的中间段，形成十字型轨道交通骨架。建设里程40.85公里。

2005年9月16日，《沈阳地铁一号线可行性报告》通过中咨公司评估。两天后，该报告上报国家发改委。

2005年9月20日，沈阳完成地铁全线初步设计。

2005年9月27日，完成地铁招标设置图。

2005年10月15日，所有地铁施工队进入现场。

2005年11月9日，《沈阳地铁一号线可研报告》通过国家发改委内会签并通过主任会议批复。

2005年11月18日，沈阳正式启动地铁工程建设。

2006年5月，沈阳地铁一号线西延线(十三号街-张士)获批。

2009年9月23日，一号线西段(十三号街-铁西广场)车通，允许地铁内部职工通勤乘坐。

2009年12月11日，一号线全线洞通。

2010年7月1日，一号线开始空载试运行。

2010年9月27日，沈阳地铁一号线在十三号街车辆段举行通车仪式，载客试运营(持观光券免费乘坐)。

2010年10月8日，沈阳地铁一号线开始售票营运，普通储值票正式发售。