מסילות הרכבת הראשונות בארץ ישראל הונחו על ידי הטורקים. לאחר מלחמת העולם הראשונה והחלת המנדט הבריטי על ארץ ישראל, המשיכו הבריטים בפיתוח רשת מסילות הברזל. העות'מאנים, והבריטים בעקבותיהם, פיתחו את רשת הרכבות מתוך שיקולים אסטרטגיים צבאיים, ואילו הדרכים שימשו רק באותם המקומות שבהם לא ניתן היה להשתמש ברכבות. עם קום המדינה השתנתה המדיניות. מערכת ההיסעים גויסה לשרת את יעד פיזור האוכלוסין לאורך הגבולות, ומכיוון שלא ניתן למתוח מסילת ברזל לכל יישוב נידח, תועדפה חלופת פיתוח רשת כבישים על פני רשת הרכבות.
הרעיון להקים רכבת קלה ("Electric Tramway") עלה לראשונה ב-1925 והתייחס לרכבת משותפת ליפו ותל אביב. מספר קבוצות יזמים, מאירופה, מצריים וארץ ישראל, פנו לעיריית תל אביב בבקשה לקבלת זיכיון להקים רכבת קלה שתגיע עד פתח תקווה. חלק מהתוכניות הגיעו לשלב מתקדם למדי, כולל מחקרי שטח שבהם נמדדה בשיטתיות התנועה בין מקומות שונים ביפו ותל אביב. הרעיון נפל בסופו של דבר, כנראה עקב התנאים הטכניים והכספיים שהעמידה חברת החשמל, שנהנתה ממונופול על ייצור חשמל בכל רחבי ארץ ישראל המנדטורית.
באמצע שנות ה-30, כאשר אוכלוסייתה של תל אביב הגיעה ל-150,000 נפש, עלה שוב הרעיון של הקמת רכבת תחתית בעיר, אך נגנז.
הצעה מחודשת, הפעם מפורטת, הוגשה באוקטובר 1959 לראש עיריית תל אביב על ידי האדריכל תיאודור מנקס. מנקס הציע להתקין רכבת חשמלית תת-קרקעית בעומק של 2.5 מטרים מתחת לפני הקרקע. הצעתו כללה חפירת תעלות מתחת למדרכות הכבישים הקיימים, וכיסויין בלוחות פריקסט צבעוני.
עם קום המדינה, פנה דוד בן-גוריון לפרופסור מרכוס ריינר, וביקש ממנו להכין תוכנית תחבורה לרצועת החוף. המרכיב העיקרי בתוכנית, אשר תוכננה לרצועת חוף של 1.3 מיליון תושבים, היה רכבת מהירה, שתשמש כעמוד השדרה התחבורתי של רצועת החוף. תוכניתו של ריינר לא התקבלה על ידי אגף התכנון, בנימוק שתוכנית זו לא תשרת את יעד פיזור האוכלוסין.
חברה אמריקאית, שתכננה על פי הזמנת שר התחבורה את מסילת החוף מצומת רמז (ממערב לפרדס חנה-כרכור) לתל אביב, המליצה ביוני 1948 על הרחקת המסילה הקיימת (כיום המסילה המזרחית) מהגבול הירדני, וכי יש להעביר את קו הרכבת ממערב לנחל איילון. ההמלצה השנייה הוכשלה על ידי עיריית תל אביב, שהתנגדה לחציית העיר. בעקבות הֵלֶך מחשבה זה, פורקו מספר קווי רכבת קיימים.
בעשור הראשון לקום המדינה היו עיקר מטרות הפיתוח התחבורתי ביטחוניות ופוליטיות. חלק ממאפייני הפיתוח היה אי-הכללת התחום העירוני בסדר העדיפויות. עד תחילת שנות ה-60 מומן רוב הפיתוח של הרכבות מכספי השילומים. במסגרת תוכניות פיתוח הרכבת, שהוגשו ל"וועדת השרים לענייני השילומים", הוצגו קווי רכבת לפרברי תל אביב, כגון: נתניה, לוד, רמלה ופתח תקווה, וקווים נוספים באזור גוש דן דהיום. לאחר הגשת הדו"ח, התפרק צוות התכנון הארצי אשר הגיש אותו, ומאז ואילך, תכנון מערכת התחבורה בישראל התאפיין בחוסר תיאום בין אזורים שונים, בין רמות שונות ובין גופי התחבורה הנפרדים.
שנות השישים עד לסוף שנות השמונים.
בשנות ה-60 הייתה תנופה בסלילת הכבישים, עקב תוכנית פיתוח כבישים של מע"צ. הטיפול בתחבורה באותן שנים נבע מהרצון להגביר את יעילותה ולהוריד את סכום ההשתתפות של הקופה הציבורית. חלופות תחבורתיות שונות שהוצעו נבחנו משך זמן רב, הנמדד בשנים, בגלל חוסר בכלי תכנון ובמחשבים יעילים.
בשנות ה-70 החלה תוכנית תכנונית ענפה למדי, שקודמה בעיקר על ידי משרד התחבורה. הוקם גם "המכון הישראלי לתכנון ולמחקר בתחבורה". בהתאם, כבר כשנבנה מגדל שלום מאיר בתל אביב בתחילת שנות ה-60, הוא תוכנן כדי לאפשר חיבור לתחנת רכבת תת-קרקעית. בשנת 1970 הקים שמעון פרס את צוות "הסעה המונית", שמטרתו הייתה לפתח את מערכת המסילות בארץ, תוך שימת דגש על מטרופולין תל אביב. הצוות הפיק בשנת 1971 את תוכנית "מערכת הסעה המונית דן, יהודה, שרון". ב-1 באפריל 1973 הכריזה הממשלה בראשות גולדה מאיר על השקעת חמישה מיליון לירות בבדיקת הקמת רכבת תחתית בתל אביב, אך התוכנית לא יצאה לפועל, בעקבות מלחמת יום הכיפורים.
בשנת 1983 פרסם "צוות תוכנית אב לתחבורה במטרופולין תל אביב" את המלצותיו לטווח הארוך (עד שנת 2010), שכללו פיתוח רכבת פרברית, קלה ותחתית, ומשרד התחבורה קיבל את ההמלצות. בהמשך שנות ה-80 הוזמנו מספר מחקרים מיועצים ישראליים ובינלאומיים, בנוגע לחלופות שונות לרשתות המסילתיות הניתנות ליישום במטרופולין תל אביב. בשנת 1987 הוחלט כי קו תל אביב–פתח תקווה יהיה הראשון להקמה, והאחריות לתכנונו הועברה לחברת נתיבי איילון. לנוכח חומרת מצב התחבורה, החליטה המועצה הארצית לתכנון ולבנייה במאי 1988 לתת עדיפות ראשונה לתכנון ולהקמה של מערכת הסעה המונית.
שנות התשעים.
למרות כל זאת, מיזם הרכבת התחתית בתל אביב לא התקדם עד לשנות ה-90. במסע הבחירות לראשות עיריית תל אביב-יפו בשנת 1993, הבטיח רוני מילוא להתחיל בתוכניות. בעקבות היבחרו לראשות העיר, באפריל 1994 הוקמה מנהלת בתוך אגף ההנדסה בעירייה, בשם "מינהלת מטרופולין ת"א-יפו למערכת הסעת המונים". מנהלת זו הכינה תוכנית מפורטת, אבל לא הוציאה אותה אל הפועל, משתי סיבות עיקריות: התנגדות משרד האוצר, בטענה כי הפרויקט יקר מדי ולא כלכלי בהשוואה לרכבת קלה עילית, וחוסר המעורבות הפורמלי של העיריות מסביב. במקביל, החל תהליך יישום תכנוני הֶעָבָר, לא מעט בזכות מיזוג רכבת ישראל עם רשות הנמלים והרכבות בראשית העשור. תהליך היישום כלל בניית מסילה כפולה בערוץ האיילון, הכפלת המסילה בקו תל אביב–נתניה, הקמת תחנה חדשה בתל אביב ורכישת ציוד חדיש. בשנת 1991 השלימה חברת "דן-דותן" תכנון מערכת עורקית לתחבורה במטרופולין תל אביב, שבחנה חלופות שונות לשינויים יסודיים במערך התחבורה הציבורית במטרופולין. עבודת החברה הוזמנה על ידי עיריית תל אביב וקואופרטיב "דן". מסקנותיה הציעו חלופות של רכבת קלה (קרי חשמלית) ורשת בלעדית של נתיבי תחבורה ציבורית לאוטובוסים מפרקיים. בעקבות מגמות אלו, שררו אופטימיות וציפיות גבוהות, בעיקר בנוגע למשך הזמן הצפוי עד ליישום התוכנית – סוף שנות ה-80 וראשית שנות ה-90, אולם עם אי-התקדמות משמעותית, גוועו התקוות.
בנובמבר 1994 החליטה הממשלה לאמץ את "תוכנית פיתוח רכבת ישראל לשנות ה-2000", שהציע שר התחבורה, וקבעה כי יש להניח מסילת רכבת לכיוון כפר סבא. הנושא נבדק על ידי רשות הנמלים והרכבות, אולם לא היה בידה תקציב מספק. בשנת 1995 נאמדה ההשקעה הדרושה בקווי מטרופולין תל אביב ב-1.7 מיליארד שקל (במחירי 1995).
בשנת 1995 הושלמה הכנת תוכנית פיתוח רב-שנתית של רשות הנמלים והרכבות. אחד מנדבכי התוכנית היה תוכנית "רכבת 2000", שפירטה תוכנית אופרטיבית עד שנת 2000, והתמקדה בפיתוח קווי מטרופולין תל אביב. התוכנית התבססה על התוואי הקיים: שילוב בין קווים בין-עירוניים לקווים פרבריים, מעבר להפעלה חשמלית ויישום בשלבים. כמו כן, עודכנה תוכנית המתאר הארצית למסילות ברזל, תמ"א 23, אשר תוכננה לראשונה בשנת 1986.
בשנת 1996 הקים משרד האוצר את חברת נת"ע – נתיבי תחבורה עירוניים, תפקידה הראשוני של החברה היה לבצע סקר היתכנות ולבחון תוואים פוטנציאלים שונים להקמת מערכת הסעת המונים במטרופולין תל אביב. לאחר עבודה של שנתיים, באוקטובר 1998, אושרה תוכנית מערכתית כוללת (תוכנית תמ"א/23/א) על ידי המועצה הארצית לתכנון ובנייה, שאושרה בממשלה, אבל לא תוקצבה. עלות התוכנית כולה הוערכה אז בשבעה מיליארד דולר, אך משרד האוצר התנגד להקצות את התקציב הדרוש, ונת"ע נאלצה להגיש תוכנית ביצוע ראשונית בעלות של שני מיליארד דולר בלבד. שני הקווים הראשונים שהוצעו בתוכנית היו: "הקו האדום" - מפתח-תקווה לתל אביב ומשם לבת-ים, שכולו בנוי במנהרות כרכבת תחתית, ו"הקו הירוק" - מתל אביב לחולון וראשון-לציון, כרכבת עילית קלה. אך משרד האוצר מנע את אישור התוכנית בגלל עלות המנהור לאורך תוואי של כ-18 ק"מ והתחנות התת-קרקעיות של קו רכבת התחתית. לפיכך העלתה נת"ע הצעה נוספת: רק ב-11 ק"מ מתוואי "הקו האדום" תפעל רכבת תחתית, בקטע מרחוב ז'בוטינסקי עד לתחנת אלנבי, ואילו ביתר הקו, תהיה רכבת עילית קלה.
בינואר 1999, פרסמה נת"ע את מכרז לתכנון שני תוואי הרכבת הקלה, ובמאי 1999 הקימו משרדי האוצר והתחבורה צוות בדיקה כלכלית לתוכנית נת"ע להסעת המונים, בראשות הפרופסור ראובן גרונאו. הצוות בחן את כל ההצעות של נת"ע, ומסקנותיו היו שיש כדאיות כלכלית לתוכנית בתקציב המוצע.
לאחר אישור הפרויקט, קיבלה נת"ע את תפקיד ייצוג ממשלת ישראל מול החברות המתמודדות במכרזים להקמת הרכבת הקלה, להוציא לפועל מכרזים ולהבטיח את קיומו של ההסכם מצידה של הממשלה, דהיינו, להכשיר את תוואי הרכבת הקלה לזכיין, שכן על פי ההסכם, מדינת ישראל תמסור לזכיין את תוואי הרכבת הקלה להתחלת העבודות כאשר הוא פנוי מתשתיות אחרות (כמו כבישים, כבלי מתח, תשתיות מים וכו').
משנת 2000.
בשנת 2001 אושרו שתי תוכניות מתאר מחוזיות לקו הרכבת הראשון (הקו האדום) במערכת הסעת ההמונים – תמ"מ 5/1 של מחוז תל אביב ותמ"מ 3/12 של מחוז המרכז (ראו קישורים בפרק לקריאה נוספת). בשנת 2005 עודכנו תוכניות מתאר אלו.