中国大陆建成投运地铁的城市已达31个，分别为：北京、天津、上海、广州、武汉、深圳、南京、成都、沈阳、佛山、重庆、西安、苏州、昆明、杭州、哈尔滨、郑州、长沙、宁波、无锡、大连、青岛、南昌、福州、东莞、南宁、合肥、石家庄、长春、贵阳、厦门。中国港澳台建成投运地铁的城市达4个，分别为：香港、台北、高雄、桃园。
据2018年4月8日中国城市轨道交通协会《2017年城市轨道交通行业统计报告》报告显示，截至2017年末，中国大陆（不含港澳台地区）共计34个城市（包括七种制式的轨道交通）开通城市轨道交通并投入运营，开通线路165条，运营线路长度达到5033公里。
已开通城轨交通包括地铁、轻轨、单轨、市域快轨、现代有轨电车、磁浮交通、APM七种制式。其中，地铁3883.6公里，占比77.2%；轻轨240.8公里，占比4.8%；单轨98.5公里，占比2%；市域快轨502公里，占比10%；现代有轨电车246.1公里，占比4.9%；磁浮交通57.9公里，占比1.1%；APM3.9公里，占比0.1%。
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历史沿革
1860年，在伦敦帕丁顿（Paddington）的法灵顿（Farringdon）街和毕晓普（Bishop）路之间建造的第一条长6公里的地铁开工，采用开挖回填的方法建造。
1863年1月10日全线通车，这就是世界上首条地下铁路系统——伦敦大都会铁路（Metropolitan Railway），运行第一年就载运了950万名旅客。由于当时电力尚未普及，所以此地下铁路须用蒸汽机车牵引，又因机车释放出的废气对人体有害，所以当时的设计师脑洞大开，隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。
1866年伦敦市利用格雷特黑德（J. H. Greathead）研制的隧道盾钻挖凿“管式”路线。隧道开得很深，以避免与建筑物基础或市政管道冲突和影响街道交通。原计画用缆索操作，后改用电力牵引。
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，在营运数个月後便因新通车的伦敦塔桥取代了大部分的旅客运量而废线。现存最早的钻挖式地铁则在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，但最後用了电力机车，使其成为第一条电动地铁，同时早期在伦敦市内开通的地铁在1906年全数电气化。就英国其他城市而言，英国利物浦市于1886年亦开通穿越市中心并跨越默西河的地下铁路，并于1903年早于伦敦地铁率先实现了电气化，是世界上第一条实现电气化的地下铁路，但该地下铁路现今在行政和运营管理上尚未独立成城市地铁而仍属于英国国家铁路网的默西塞德郡通勤铁路。
1890年，第一条4.8公里的电气地铁开始运转。1900年伦敦开始建造更多的管式地铁，并对开挖回填式线路进行电气化改造。在第一及第二次世界大战期间，地铁车站发挥了防空掩蔽所的作用。其他许多城市都效法伦敦的榜样。苏格兰城市格拉斯哥则于1896年年底开通地铁。
1896年，当时奥匈帝国的布达佩斯开通了欧洲大陆的第一条地铁，共有5公里，11站，现今仍在使用。由于采用钢梁平板顶，因而位置较浅，节省了大量资金。
1898年巴黎开始建造一条长10公里的地铁，1900年法国的巴黎地铁开通，由于边温尼埃（Fulgence Bienvenue）工程师对开挖回填法的改进，加快了建设速度。新法是沿着线路按间隔开挖竖井，再从竖井下两侧开凿隧洞，洞内用砖砌筑基础以支承紧贴路面的木模板。
这种建造顶拱的方法对地面交通干扰较少。巴黎地铁最初的法文名字是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，後来缩短成“métro”，所以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。
1895至1897年波士顿建成美国第一条地铁，长2.4公里。起初用有轨电车及无轨电车，后改为电气火车。1904年10月27日，当时世界最大的地铁系统在纽约市通车。1913年，位于南美洲的布宜诺斯艾利斯地铁建成通车。1930年代，莫斯科建立了地铁系统。1954年，加拿大多伦多市地铁通车。
1960年代在蒙特娄采用巴黎型轮胎车建筑了第二个地铁系统。亚洲的日本的东京、京都、大阪、名古屋等地先后于1927、1931、1933和1957年陆续建成地铁。
1965年7月1日，北京地铁一期工程正式开工，这是中国第一条地铁线路。1969年10月1日完工并运营，1969年11月，因路线供电方式有缺陷，发生大火（无人员伤亡）。路线改造後1971年1月15日继续运营。
1976年，美国旧金山海湾区建成采用全自动操纵的第一条高速地下铁道。同年，具有自动控制系统的华盛顿特区地铁正式开放。带有空调设备的轻型铝车厢由于设计铁轨和车厢支承系统而更加平稳、迅速地运行，建筑美观和乘客安全等因素统一的地下车站也是现代列车和地铁建筑的特色。
1990年初，上海地铁开始兴建，到1993年开通第一条路线，截至2017年已经成为世界上规模最大的地铁网路。