麻原彰晃こと松本智津夫は、自ら設立した宗教団体であるオウム真理教内において、専門知識があり、また自らに対して従順な人材を複数配下に置き、日本を転覆させようと様々な兵器を開発する中でサリンにも着目し、土谷正実、中川智正らがこれを製造。池田大作サリン襲撃未遂事件、滝本太郎弁護士サリン襲撃事件といった事件を引き起こし、松本サリン事件では遂に死者が発生した。またその頃、サリン70t製造を目指してサリンプラント計画が進行していたが、1994年7月などに異臭騒ぎを起こし周辺の土壌を汚染していたため、1995年1月1日、読売新聞朝刊が「上九一色村でのサリン残留物検出」をスクープ。読売のスクープを受けオウムはサリンを処分し第7サティアンに建設中だったサリンプラントは神殿に偽装した。しかし中川智正がサリンの中間物質メチルホスホン酸ジフロライドCH₃P(O)F₂（裁判での通称「ジフロ」、一般的には「DF」）を密かに保管しており（諸説あり、後述）、これが地下鉄サリン事件に使用されることとなったとされる。麻原は同1月17日の阪神・淡路大震災により警察の強制捜査は一旦遠のいたと考えていたが、同年2月末の公証人役場事務長逮捕監禁致死事件でのオウムの関与が疑われ、麻原ら教団幹部は強制捜査が切迫していると危機感を抱いた。オウム内部では、1994年11月頃から東京の現職警官信者からの情報として強制捜査の噂が流れていた。警視庁公安部内のオウム信者の情報では、薬品の購入ルートが調査されていることが麻原に報告されていた。このため、麻原は3月上旬、第6サティアン1階で井上嘉浩に、村井秀夫が東急ハンズで買ってきた液体噴霧器「六法煙書」を用いて、遠藤誠一が研究していたボツリヌストキシンの効果実験を行うよう指示。事件5日前の3月15日に営団地下鉄霞ケ関駅に井上嘉浩、山形明、高橋克也が六法煙書を仕込んだ改造アタッシェケースを3つ放置したが、水蒸気が出るだけで失敗した。井上らは科学技術省の改造したアタッシェケースではどうせ失敗すると思っていたという。麻原は遠藤を叱責したが、遠藤は噴霧口のアタッシェケースのメッシュのせいで菌が死滅したとの自説を唱えた。遠藤は裁判で毒が完成していないのにやらされたとしている。なお、ケースは警視庁・警察庁の職員たちが利用する「A2」出入口構内に置かれていた。
事件から2日後の3月22日に、警視庁はオウム真理教に対する強制捜査を実施し、事件への関与が判明した教団の幹部クラスの信者が逮捕され、林郁夫の自供がきっかけとなって全容が明らかになり、5月16日に教団教祖の麻原彰晃が事件の首謀者として逮捕された。地下鉄サリン事件の逮捕者は40人近くに及んだ。リムジン謀議（後述）には、麻原・村井・遠藤・井上・青山吉伸・石川公一の6人がいた。謀議に積極的発言をした麻原・村井・遠藤・井上の4人の共謀が成立するとし、同乗しながら謀議に積極的な発言が確認できなかった青山と石川の共謀の立件は見送られた。東京地方裁判所は、首謀者の麻原彰晃を始め、林郁夫を除く散布実行犯全員と、送迎役のうち新実智光に死刑を言い渡し、東京高等裁判所の控訴審ではさらに第一審では死刑求刑に対し無期懲役だった井上嘉浩に死刑判決が言い渡された。実行役3人及び新実・井上両名の計5人に言い渡された死刑判決はいずれも最高裁判所で、2010年1月19日に新実の上告が棄却されたことをもって確定した。2012年（平成24年）6月15日、この事件に関与したとして特別指名手配されていた高橋克也が逮捕され、地下鉄サリン事件で特別指名手配されていた容疑者は全員逮捕された。高橋が逮捕されるまでに、前述した新実を除く送迎役は全員求刑通り無期懲役判決が確定しており、高橋も他の送迎役同様一・二審で無期懲役判決（求刑同）を受け、最高裁に上告中であったが、上告が退けられた。2018年（平成30年）7月に、事件に関与した死刑囚たちの死刑が執行された。当事件を受けて、サリン等による人身被害の防止に関する法律が制定される運びとなった。
新東京ビルヂングの南側には、丸の内仲通り沿いに三菱仲4号館（1912年竣工）・三菱仲2号館（1919年竣工）・飯野海運ビル（1919年竣工。内幸町の飯野ビルディングとは異なる）、大名小路沿いに日石ビルディング（旧 有楽館。1922年竣工）・日本交通協会会館（1916年竣工）・生命保険会館があり、このうち仲4号館・仲2号館跡地では1963年11月12日に新ビル建設の地鎮祭が行われた。飯野海運ビルは1919年に日本製麻本社として建設されたのち、富国生命保険の所有となったあと1951年に飯野海運が所有した。1962年より飯野海運から三菱地所に対し売却の交渉があり、1963年9月に三菱地所が購入したあと「仲2号館別館」の名称で第一生命保険に賃貸された。生命保険会館を所有する生命保険協会は、地権者の三菱地所に対し1960年より単独での建替えを申し入れていたが、共同で大型のビルを建設する方針の三菱地所とは折り合いがつかなかった。1963年5月、生命保険協会会長に弘世現日本生命保険社長、会館建設を担当する副会長に浜田吉兵衛第一生命保険社長が就任すると、方針を転換して、共同ビル案に賛同。1964年6月に合意が成立した。日本交通協会は、三菱地所からの共同ビル建設の提案に非公式に内諾の意向を示したが、建設資金やテナントの移転問題で交渉は進展しなかった。1963年7月に十河信二元日本国有鉄道総裁が会長に就任し、生命保険協会と三菱地所との合意が成立すると、日本交通協会と三菱地所との話し合いも進展し、テナントの移転先の手配や建替え中の賃料の補償、新ビルのフロアの一部を日本交通協会が所有することを条件に、1965年10月に合意を取り付けた。日本石油との交渉は成立せず、1979年より新日石ビルヂングとして単独で建替えられた。仲2号館別館（旧 飯野海運ビル）と生命保険会館は1965年3月28日より解体を開始し、同年5月1日より本体工事に着手した。日本交通協会会館の引き渡しは翌1966年1月16日で、工程のすり合わせが求められた。仲4号館・仲2号館跡地に第1期工事として建設された建物は「第三東京ビルヂング」の名称で1965年9月20日に竣工。第2期工事は1967年3月22日に竣工し、隣接地に1966年9月に竣工した「国際ビルヂング」との調整から、「新国際ビルヂング」に改称された。