IRTレキシントン・アベニュー線
当初の地下鉄
最初のIRTの路線は、1900年に着工された。1902年に建設中に爆発事故が発生し、路線の上にある建物に大きな被害が出た。レキシントン・アベニュー線のうち、シティ・ホール駅から42丁目のすぐ南側までの区間は、このIRT最初の路線の一部で、1904年10月27日に開通した。1905年1月16日の深夜0時1分には、フルトン・ストリート駅までの0.3マイル（約0.48キロメートル）の延長が完成した。この時点では、北行のプラットホームのみが供用された。さらに次のウォール・ストリート駅と、フルトン・ストリート駅の南行プラットホームは、ともに1905年6月12日に開業した。
サウス・フェリー駅までの延長工事が完成して最初の営業列車がサウス・フェリー駅を発車したのは1905年7月9日23時59分のことで、IRTホワイト・プレーンズ・ロード線のウェスト・ファームズへの延長はこのすぐ後であった。ジョレールモン・ストリート・トンネルを抜けて最初の列車がブルックリンに入ったのは1908年1月9日の深夜12時45分頃であった。
デュアル・コントラクト
42丁目以北への延長に関する当初計画では、この路線を南へ伸ばしてアーヴィング・プレイスを通り9丁目とブロードウェイの交差点付近から現在のBMTブロードウェイ線へと通じることになっていた。26丁目から40丁目までの第6区間を含む建設契約が1911年7月21日に結ばれたが、この時点でIRTは交渉から撤退しており、ブルックリン・ラピッド・トランジットがレキシントン・アベニューに沿う路線を運営することになっていた。IRTは1912年2月27日に、後にデュアル・コントラクトの一部となる提案を行い、まもなく第6区間の工事は中断された。
路線の残りの区間となる、北へ125丁目までの区間は、1918年7月17日に開通した。しかし1918年8月1日夜までは、42丁目駅とIRTジェローム・アベニュー線の167丁目駅（そこで高架鉄道のIRT9番街線からの連絡線が合流していた）までの間で緩行線のみを使ったシャトル運転を行っていた。8月1日から運行系統が変わり、レキシントン・アベニュー線が直通運転をするようになった。この時点でIRTブロードウェイ-7番街線もシャトル運転から切り替わり、42丁目シャトルがかつての連絡していた線路を使って形成され、両者を結ぶようになった。路線網の形から、"Hシステム"と呼ばれた。IRTペラム線の最初の区間もこの日3番街-138丁目駅まで開通した。レキシントン・アベニュー線がグランド・セントラル駅以北に開通したことで、パーク・アベニュー、マディソン・アベニュー、レキシントン・アベニューに高価格の集合住宅が建設されるようになった。
改良
23丁目駅、28丁目駅、33丁目駅で10両編成対応のプラットホームに延長する工事が完了し、1948年4月13日に使用開始された。
1950年代末から1960年代初めにかけて、ニューヨークシティ・トランジット・オーソリティでは1億3800万ドルをかけたレキシントン・アベニュー線近代化プロジェクトを実施した。プロジェクトの一環で、プラットホームの延長、59丁目駅における急行線プラットホームの建設、列車のスピードアップなどが実施された。ブルックリン・ブリッジ駅の改修工事は1959年5月18日に始まり、1962年9月1日に完成した。改修工事の前は、ブルックリン・ブリッジ駅の緩行線ホームは4両編成のみに対応しており、遅延の原因となっていた。プラットホームが延長され、幅も広げられて直線化され、北行のプラットホームは1962年時点で使用開始された（南行は1961年に使用開始されていた）。改修前は、北側の端でわずか5フィート（約1.5メートル）という危険な幅の島式ホームになっていた。近代化プロジェクトによりこの状態は改善され、全長は295フィート（約88.5メートル）から523フィート（約156.9メートル）に伸ばされて幅も広げられた。プラットホームの延長は、リード・ストリートのすぐ南側まで220フィート（約67メートル）実施された。これに加えて、リード・ストリートとラファイエット・ストリートに向けての新しい出口が建設され、リード・アストリートの下にBMTナッソー・ストリート線のチェンバーズ・ストリート駅と連絡する通路が設けられた。拡幅されたプラットホームの中央に、新たな跨線通路が建設され、マンハッタン・ミュニシパル・ビルディングへアクセスしやすくなった。このプラットホーム延長により、急行列車のために使われていた南側のプラットホーム延長部分の使用を打ち切ることができた。このプラットホーム延長部分は、ギャップフィラー（プラットホームと列車の隙間を埋める装置）を必要としていた。プロジェクトには600万ドルがかかり、6系統の列車を9両編成へと増結することができるようになるとともに、急行列車もこの駅ですべてのドアを開けられるようになった（これ以前は、10両中8両のみがドアを開けていた）。このプラットホーム延長の完成により、北側に隣接していたワース・ストリート駅は近過ぎるために廃止となり、これを受けてブルックリン・ブリッジ駅の名前はブルックリン・ブリッジ-ワース・ストリート駅に改称された。
1959年末に、ボウリング・グリーン駅、ウォール・ストリート駅、フルトン・ストリート駅、キャナル・ストリート駅、スプリング・ストリート駅、ブリーカー・ストリート駅、アスター・プレイス駅、グランド・セントラル駅、86丁目駅と125丁目駅のプラットホームを525フィート（約160メートル）へと延長する契約が結ばれた。同時に、ウォール・ストリート駅から86丁目駅までの間の信号装置と連動装置を近代化する事業も実施された。
1959年7月23日に、評価委員会はレキシントン・アベニュー/59丁目駅の急行ホーム建設契約を承認した。この新しいプラットホームにより、グランド・セントラル-42丁目駅の乗換混雑を緩和するとともに、急行列車とクイーンズ区方面へのBMTの列車との乗換も可能にすることを意図していた。急行用プラットホームが建設する以前でさえ、この駅は路線の中でもっとも乗降客が多かった。1959年8月10日に急行用プラットホームの建設が開始された。2本の急行用ホームは幅14フィート（約4.3メートル）、長さ525フィート（約160メートル）であった。新しい急行用プラットホームに加えて、これらのプラットホームから緩行用プラットホームやBMTブロードウェイ線への乗り換えができるようにつなぐメザニン（中二階のコンコース）がプラットホームの上に建設された。急行線ホームと緩行線ホームを結ぶ2本の高速エレベーターが整備され、さらにメザニンと緩行線プラットホームを結ぶ2本の高速エスカレーターも整備された。計画の一環として、緩行線ホームは10両編成対応に延長された。さらに、59丁目の北端と南端に新しい改札口と窓口が設けられた。このプロジェクトには650万ドルがかかり、当初の予定より3か月前倒しして1962年11月15日に供用開始された。
1991年8月28日に、14丁目-ユニオン・スクエア駅のすぐ北の急行線において4系統の列車が事故を起こし、乗客5人が死亡、215人が負傷して、1928年タイムズスクエア駅脱線事故以来の死傷者となった。この事故の結果として、新しい安全手順が導入され、自動運転の一部導入に向けて作業が進められた。
過密化
1942年6月13日に2番街高架線は完全に廃止となった。高架鉄道の廃止と、イースト・サイドの人口増加に伴い、レキシントン・アベニュー線の混雑は激化してきた。近接して残っていた唯一の高架鉄道であるIRT3番街線も、1955年5月13日に廃止となり、1956年に取り壊された。
イースト・サイドの住民の考えに反し、イースト・サイドにとってレキシントン・アベニュー線のみが利用可能な地下鉄線となったことから、高架鉄道線を廃止・撤去しても交通状況が改善することはなかった。高架鉄道線が取り壊されたため、何百もの高層住宅がイースト・サイドに建設され、路線沿いのビジネス街も発展し、レキシントン・アベニュー線の混雑が増すことになった。廃止となった2本の高架鉄道線は、2番街の地下に建設される地下鉄によって代替されることになっていた。しかし資金不足のためにこの路線は完成しなかった。1990年代に入りニューヨーク市が財政的・経済的に回復してきたことから、IND2番街線の建設を再開する動きがあった。全線が建設されれば、この路線は125丁目・レキシントン・アベニューからフィナンシャル・ディストリクトのハノーバー・スクエアまでを結ぶことになる。2007年に工事が始まり、2017年1月1日に最初の区間であるレキシントン・アベニュー-63丁目駅から96丁目駅までが開通した。2番街線の開通から数か月にして、レキシントン・アベニュー線のアッパー・イースト・サイドにある駅の混雑がいくぶん緩和された。2023年に完成が予定されているイースト・サイド・アクセスにより、ロングアイランド鉄道の列車がグランド・セントラル駅に入ってくることになる。さらに多くの人々がイースト・サイドにやってくることになり、レキシントン・アベニュー線の混雑が激しくなることが予想され、2番街線の必要性をさらに増すことになる。
レキシントン・アベニュー線の混雑はあまりに激しいため、利用者は乗車できるまで何本も列車を見送ってプラットホームで待たねばならないことがよくある。レキシントン・アベニュー線の列車の混雑率は100パーセントを超えている状況である。ニューヨーク・タイムズによれば、2017年6月から7月にかけて、平均的な平日にグランド・セントラル-42丁目駅を通る列車の10 - 15パーセントが運休となっていた。これは、ラッシュ時には1時間当たり最大13本が運休となり、列車1本あたり1,000人の乗客が他の列車に移されることになる。列車の頻度も一定ではなく、ある日には高い運行密度であるのに対して、運行間隔が長くなる日もあった。
2015年5月27日に、ニューヨーク市議会が65階建て超高層ビルのワン・ヴァンダービルトの建設計画をディベロッパーに対して承認した。MTAはビルの建設にあたってディベロッパーに対して、グランド・セントラル駅の改良費用を負担するように義務付けた。ディベロッパーのSLグリーンは2015年に、ビル建設に向けて2億2000万ドルを投じ、そのうち3分の2が駅の再設計に使われることになった。これはその時点まででニューヨーク市地下鉄に対して民間からの最大の投資であった。駅の再開発の一環として、駅の改札コンコースを拡張する余地を生み出し、ワン・ヴァンダービルト自体に2か所の新しい地下鉄出入口を設けるために、グランド・ハイアット・ニューヨークの地下階の40パーセントが取り壊されることになった。新しいビルはMTAのイースト・サイド・アクセスプロジェクトと同時開業する予定で、ワン・ヴァンダービルト建設に伴う駅改良工事により、グランド・セントラル-42丁目駅からニューヨーク市地下鉄を利用する乗客の容量をさらに65,000人以上拡大することができる。改良工事では、グランド・セントラル駅とワン・ヴァンダービルトを結ぶ地下通路、地下鉄の新しい改札コンコースと出入口、レキシントン・アベニュー線の各プラットホームと結ぶ新しい3本の階段が建設される。これにより駅の容量は1時間当たり4,000人から6,000人ほど増加し、1時間当たり1本の急行列車を増発できるようになる。これらの改良工事には2億ドル以上が費やされる。
フィクション
ジョン・ゴーディの書いた小説サブウェイ・パニック（原題 The Taking of Pelham One Two Three）およびそれに基づく3本の映画では、IRTペラム線のペラム・ベイ・パーク駅を午後1時23分に出発した列車がハイジャックされ、レキシントン・アベニュー線を走る。