地下を掘削し、また振動が発生することにより、近くの建物が沈下してしまうのではないかという懸念があり、またトンネル掘削中に数千人の家を取り壊してその補償をしなければならなかったが、建設は1860年3月に開始された。この新しい鉄道はパディントンからキングス・クロスまで、ほとんどが開削工法により建設された。キングス・クロスから東では、路線はマウント・プレザントおよびクラーケンウェルの下を728ヤード（約666 m）のトンネルで通過し、そこから暗渠化されたフリート川に沿ってファリンドン・ロードの脇をスミスフィールドにある新しい肉市場まで切通しで通った。トンネルを通すために掘られた溝は幅が33フィート6インチ（約10.2 m）あり、その中に煉瓦製の擁壁が構築されて、それが28フィート6インチ（約8.7 m）幅の楕円形の煉瓦アーチあるいは鉄製ガーダーの天井を支えた。トンネルは駅の部分ではプラットホームを収容するためにより幅が広くなっていた。原始的なベルトコンベアを利用した土砂運搬装置が掘削土砂を溝から運び出すために使われたものの、土砂の掘削作業のほとんどはナヴィ（土木工事に携わる作業員）によって手作業で行われた。トンネル内では、複線の軌道が6フィート（約1.8 m）の間隔で敷設された。グレート・ノーザン鉄道の標準軌の列車と、グレート・ウェスタン鉄道の広軌の列車の両方を走らせるため、軌道は三線軌条方式で敷設され、プラットホームにもっとも近いレールを双方の軌間の列車が共用した。信号装置は、スパニョレッティ電気閉塞装置と常置信号機を用いた固定閉塞方式が採用された。建設工事中には事故も発生した。1860年5月には、グレート・ノーザン鉄道の本線の列車がキングス・クロス駅にてプラットホームをオーバーランし、工事現場に転落した。その年の後半には、工事業者の貨車を牽引していた機関車のボイラーが破裂し、機関士と機関助士が死亡した。1861年5月には、ユーストンにおいて掘削現場が崩落し、近隣の建物にかなりの被害を与えた。最後の事故は1862年6月に起き、集中豪雨によりフリート川の暗渠が溢れて、掘削した溝に水が流れ込んだ。メトロポリタン鉄道と首都公共事業委員会はどうにか水を食い止め、水を他に流すことに成功し、工事は2 - 3か月ほど遅れるだけで済んだ。建設工事がまだ行われていた1861年11月から試運転が行われた。全線を通しての初めての運転は1862年5月に行われ、この時の乗客の1人にウィリアム・グラッドストンがいた。1862年末までに工事は完成し、その費用は合計130万ポンドに達した。
名鉄は、架線電圧の相違を理由に金山橋（現・金山）を境として東西に分断されていた運行系統の一本化を目的として、西部線（旧名岐鉄道敷設区間）の架線電圧を従来の直流600 Vから東部線（旧愛知電気鉄道敷設区間）と同一の直流1,500 Vへ昇圧することとし、1946年（昭和21年）9月より工事に着手した。以降、変電所など地上設備の改修と並行して、西部線に所属する車両のうちモ800形・モ850形など比較的経年の浅い電動車各形式を対象に昇圧対応改造を施工し、また昇圧対応改造の対象外となる車両の補充を目的に東部線に所属する制御車の一部を電動車へ改造するなど、昇圧準備を進めた。それでもなお不足する1,500 V対応車両については車両増備によって充当することとした。ただし、当時の地方鉄軌道事業者による車両製造発注は、終戦後間もなくの資材不足などを背景として運輸省の監督下における認可制を採っており、各事業者が自由に製造メーカーへ新車を発注することは事実上不可能であった。また、運輸省の打ち出した施策を受け、同省の実務代行機関である日本鉄道会（現・日本民営鉄道協会）は、1947年（昭和22年）度に地方鉄軌道事業者の新製車両に関する規格「私鉄郊外電車設計要項」を制定、原則的に同要項に沿って設計された車両、いわゆる「運輸省規格形車両」の新製発注のみを認可することとした。このような情勢下、名鉄は同要項のうち従来車と規格が近似した「A'形（車体長17,000 mm・車体幅2,700 mm）」を選択、1947年（昭和22年）度に制御電動車モ3800形3801 - 3810・制御車ク2800形2801 - 2810の10編成計20両の新製が認可された。このうち3805編成までの5編成10両は西部線昇圧完成前日の1948年（昭和23年）5月11日までに順次竣功し、翌5月12日の昇圧完成、および5月16日の東西直通運転開始後は主力車両として運用された。次いで1948年（昭和23年）度は前年度同様に20両の新製が認可され、10編成20両（モ3811 - モ3820・ク2811 - ク2820）が増備された。さらに翌1949年（昭和24年）度には15編成30両（モ3821 - モ3835・ク2821 - ク2835）が増備された。同年度の増備車は前記要項の改訂に伴って「B2形」に区分されるが、基本設計は前年度までの導入車両と同様である。その後、1954年（昭和29年）に制御車ク2836が1両のみ新製された。これは旧愛知電気鉄道が導入した全鋼製車体の試作車モ3250形3251の車体新製による荷電化改造施工に際して、不要となる旧車体の台枠の払い下げを輸送機工業が希望し、その見返りとして同社にてク2800形を1両新製して名鉄へ納入したものとされる。ク2836はそれまでの導入車両と異なり、編成する車番末尾同番号のモ3800形が存在しない異端車で、常に他形式と編成して運用された。以上の経緯にて、本系列はモ3800形35両・ク2800形36両の計71両が導入された。ク2800形2831 - 2835が帝國車輛工業、前述ク2836が輸送機工業において新製されたほかは、全車とも日本車輌製造本店において新製された。なお、本系列と同一の車体を備える車両としては、1948年（昭和23年）8月に発生した太田川車庫火災において被災焼失した車両の復旧名目で1949年（昭和24年）に新製されたモ3750形が存在するほか、他社においては京福電気鉄道福井支社が1949年（昭和24年）に導入したホデハ1001形がモ3800形を両運転台構造に設計変更したのみの同一車体を備える。