С 1935 года в городе работает метрополитен, являющийся основным средством передвижения в пределах столицы. Московское метро является одним из лидеров по протяжённости и пассажиропотоку среди систем городского железнодорожного транспорта мира.

В среднем московское метро перевозит около 8 миллионов пассажиров в день. Это вторая по интенсивности использования система метро в мире, лишь недавно[когда?] уступившая первенство метрополитену Токио. Общая протяжённость линий Московского метрополитена — 301,2 км[73], бо льшая часть пути и станций находится под землёй. Всего действуют 182 станции (на июнь 2010 года)[73] (включая линию лёгкого метро).

Интенсивное строительство новых линий и станций ведётся и в наше время.

Многие станции метро являются памятниками архитектуры[74][75].

Лёгкое метро

Первое лёгкое метро не только в Москве, но и в России. На данный момент представлено только одной линией — Бутовской, открытой 27 декабря 2003 года и состоящей из 5 станций. Линия на 2/3 проходит на эстакаде над землёй, имеет пересадку на станцию обычного метрополитена, её эксплуатационная длина — 5,2 км.

Вслед за Бутовской планируется строительство оборотных тупиков за конечной станцией «Улица Старокачаловская», продление к станции «Новоясеневская», а также (в перспективе) продление в Новокурьяново и строительство там электродепо.

Монорельсовый транспорт

Основная статья: Московская монорельсовая транспортная система

В столице работает монорельсовая дорога, которая не относится непосредственно к системе Московского метрополитена, но при этом эксплуатирующей организацией Московской монорельсовой транспортной системы является ГУП «Московский метрополитен».[76]

Первая и на данный момент единственная линия Московской монорельсовой транспортной системы расположена в Северо-Восточном административном округе, проходит от станции метро «Тимирязевская» до улицы Сергея Эйзенштейна. Линия начинается у станции метро «Тимирязевская», проходит по улице Фонвизина, пересекает линию Октябрьской железной дороги, идёт мимо Телецентра по улице Академика Королёва, выходит к Главному, а затем к Северному входу ВВЦ.