设9号线向南经大兴新城西部至生物医药基地的延长线，全长18千米，设8座车站。而北端则曾有过代替4号线延伸至海淀山后地区的计划，后来又被16号线代替。之后的规划则是由国家图书馆站沿中关村南大街向北，在4号线魏公村站以南下穿4号线，沿学院南路向东并下穿13号线，到明光桥转向北，沿西土城路、学院路和学清路，下穿三环、四环、五环和清河，再与京藏高速公路并行，到小营桥转向西，最后到13号线上地站附近的上地桥沿13号线和京新高速公路地下并行延长至西二旗站，与13号线和昌平线换乘。北端延长线（又称9号线二期），即