北京地铁

1953年－1965年：最初規劃階段

韓戰結束後，中國的領導人決定全力展開國內的恢復與重建。參考莫斯科地鐵在莫斯科保衛戰中用作防空洞與軍事指揮所的經驗，中共北京市委在1953年下半年制定了《關於改建與擴建北京市規劃草案》，其中首次提出修建地下鐵道，作為「平戰結合」的防禦手段。
因為中國在地鐵建設上缺少經驗，所以非常依賴於蘇聯和東德的技術援助。1954年，一些蘇聯的工程師（其中一部分曾參與莫斯科地鐵的建設）被邀請參加北京地鐵的籌備工作。1953年至1960年，數千名中國學生被送往蘇聯學習地鐵的建設。1957年，北京地鐵的最早規劃出爐，其中包括一條環線與7條其他路線，共172公里，有114個車站。其中兩條路線被選中最先動工。其中東西向路線沿長安街建設，起始點分別為五棵松與紅廟。另一條南北向路線起自頤和園，經西直門、西四和中山公園後終於北京體育館（今國家體育總局）。這兩條路線被選中的原因，是因其經過的國家機關較多。然而，第二條路線直到四十年後4號線動工才真正開始修建。60多年後，北京地鐵技術團隊學有所成，參與了莫斯科地鐵新線的設計和施工。
由於中蘇交惡，北京地鐵規劃被迫暫停。1960年，蘇聯專家開始撤離中國，到1963年全部返回蘇聯。1961年，北京地鐵籌建工作因三年困難時期而停止。幾年後，地鐵籌建工作才得以重新開始。地鐵路線向西延長，以把北京城區和西山連接起來，方便國家領導人經地鐵到西山避難。1965年2月4日，毛澤東批准了這個項目。

1965年－1981年：早期地鐵系統——一期工程

北京地鐵一期工程於1965年7月1日開工，包括朱德、鄧小平在內的很多國家領導人，以及北京市市長彭真參加了開工典禮。地鐵建設中最有爭議的一步就是拆除北京內城從復興門到北京站的城牆和城門，以為採用明挖回填法施工的地鐵騰出空間。建築學家梁思成提議保留城牆，以作為老北京城的標誌。毛澤東主席則認為拆除城牆優於拆除民居。最後，周恩來總理要求保留正陽門城樓及箭樓，而其他的城門、城牆則被拆除。
地鐵一期工程在1969年10月1日完工，以慶祝國慶節。這條路線長23.6公里，採用明挖填埋法施工，從西山蘋果園到北京火車站，共有17座車站。這條路線是中國大陸最早的地鐵路線，而且也早於香港、首爾、新加坡、舊金山、華盛頓等城市，但很多技術問題導致北京地鐵在之後10年內事故連連。
1969年11月11日，地鐵電力系統起火導致3人死亡，100多人受傷，而且毀壞了2輛列車。周恩來總理讓部隊控制地鐵，但事故仍舊接連發生。1971年1月15日，地鐵一期工程開始試營運，路線由北京站至公主墳站。單程票價被定為0.10元，而且只有擁有工作單位介紹信的人才能參觀乘坐。營運路線的西端終點站在1971年8月5日延長至玉泉路站，1971年11月7日延長至古城路站，1973年4月23日延長至蘋果園站。1971年北京地鐵共運載了828萬人次乘客，但在文化大革命期間一直處於試營運狀態。由於政治原因，在1971年至1976年間，地鐵曾多次停運。儘管地鐵的營運權在1976年由軍方交還，地鐵仍然由於大火等事故多次關閉。

1981年－2000年：二期工程，兩條線二十年

1981年9月15日，在試營運10年之後，北京地鐵一期工程進行了驗收，正式交付營運。它包括19座車站，和從西山到北京站的29公里路線。工程共投資7.06億元。地鐵被交由北京市地鐵公司管理。
1984年9月20日，北京地鐵二期工程開通營運。這條馬蹄形的路線自復興門至建國門，長16.1公里，有12座車站。二期工程和一期工程的一部分可以組合成一個環，但直到1987年12月28日，兩條已有路線才被重新組合成兩條新線，自蘋果園至復興門的1號線和一條沿北京內城城牆行駛的環線，即2號線。單線票價被提高到0.20元，兩線轉乘票價則是0.30元。北京地鐵在1988年年輸送旅客量達到了3.07億人次。1990年，地鐵日客流量首次突破100萬人次，而全年總客流量達到了3.81億人次。在1991年票價上漲至0.50元後，年客流量下降了1000萬人次。
1991年1月26日，1號線沿長安街東延的規劃（即「復八線」，由復興門延長至八王墳地區）獲得批准，總投資20億元，其中從日本海外協力基金貸款192億日元。延長工程在1992年6月24日開工。西單站在1992年12月12日開始營運，其餘路線則在1999年9月28日通車，國家領導人溫家寶、賈慶林、俞正聲和市長劉淇共同出席了通車典禮。2000年6月28日，北京地鐵1號線全線直通運行。
除了1991年票價上漲的影響之外，北京地鐵的客流量快速攀升，在1995年達到年客流量5.58億人次的歷史新高，但次年因票價上漲到2元，年客流量下降至4.44億人次。在2000年票價再次上漲到3元後，年客流量從1999年的4.81億人次下降到了4.34億人次。

2001年至今：飛速發展

2001年7月13日，北京獲得了第29屆夏季奧林匹克運動會主辦權，極大地推動了北京地鐵事業的發展。
隨後北京地鐵開通的新路線是城市北部和東部的兩條地面及高架路線。2002年9月28日，連接城市北部的半環線13號線自西直門至回龍觀的西半部分開通，2003年1月28日全線直通運行。八通線作為1號線向通州區的延長線，於2003年12月27日開通。這兩條線是在1999年和2000年年底開工的。
2002年至2008年，北京計劃投入638億元建設地鐵。為了實現2015年建成總長561公里的19條路線的目標，北京將會投入總計達2000億元的資金。
5號線在2007年10月7日通車營運。這條路線的建設始於2000年9月25日。在5號線開通當天，地鐵票價從3元至5元不等降至單一票價2元，且可以隨意轉乘任何路線。低票價使得北京地鐵在2007年虧損6億元。北京市政府通過補貼地鐵營運公司的方法填補虧損，以鼓勵市民乘坐地鐵，減少交通擁堵和空氣污染。2007年北京地鐵共運載旅客6.55億人次，北京市政府平均每車次要補貼0.92元。
在新線不斷開通的同時，老線也在進行更新改造工程。北京地鐵對1號線和2號線各站大廳進行了改造，增設了乘客服務中心，車站導向標誌和衛生間也進行了改造。另一方面，1號線和2號線在不中斷營運的情況下，完成了車輛、信號、通訊、供電、機電、路線等系統的改造，購買了新列車，縮短了發車間隔。2號線還實現了有人看護下的自動駕駛。老線改造總投資達84.3億元。
2008年6月9日，作為改造的成果之一，北京地鐵啟用自動售票系統，人工售出的紙質車票停用，取而代之的是非接觸式IC卡車票。乘客只需在地鐵出入口的自動檢票機上刷一下車票或是「一卡通」即可完成進出站。
2008年7月19日，10號線一期、8號線一期（奧運支線）、首都機場線同時開通試營運以迎接8月的奧運會。由於這三條新線的開通，8月22日，北京地鐵日客流量創下新高，達到492.2萬人次。北京地鐵當年的客流量增長了75%，達到12億人次。
2009年9月28日，4號線正式開通，成為繼5號線之後第二條南北大動脈。這條路線是在港鐵公司與北京市政府的共同投資下，於2004年開工的。
2010年12月30日，15號線一期一段（望京東站於2016年12月31日開通）、昌平線一期、大興線、房山線（大葆台至蘇莊段）、亦莊線（亦莊火車站於2018年12月30日開通）等5條通向郊區新城的路線開通試營運，北京地鐵里程一次增加了108公里。這幾條路線均是在2008年11月中國政府宣布經濟刺激計劃後，提前開工的造價較低的以地上高架為主通往郊區的路線。
2011年12月31日，8號線二期北段、9號線南段（豐臺東大街站於次年10月12日開通）、15號線一期東段和房山線未開通的大葆台至郭公莊段開通試營運，除了15號線以外的三條路線都是為了緩解北京交通擁堵而提前開通的。
2012年12月30日，6號線一期（二里溝站將隨16號線開通）、8號線二期南段（北土城至鼓樓大街，安德里北街站於2015年12月26日開通）、9號線北段（軍事博物館站於次年12月21日開通）和10號線二期（首經貿至西局段和角門東站於次年5月5日開通）開通試營運，結束了房山線和9號線脫網的尷尬局面。
2013年5月5日，10號線二期剩餘段和14號線西段（七里莊站於次年2月15日開通）通車。同年12月28日，8號線二期南段剩餘段（鼓樓大街至中國美術館，中國美術館站因施工難度大於2018年12月30日開通，故南鑼鼓巷站在本站開通前成為臨時終點站）以及昌平線與8號線聯絡線（8號線北延聯絡線）投入試營運。
2014年12月28日，6號線二期（通運門站暫緩開通，北運河東站於2018年12月30日開通）、7號線（雙井站暫緩開通，垡頭站於2018年12月30日開通）、14號線東段（高家園站暫緩開通，朝陽公園站於2016年12月31日開通）和15號線一期西段（大屯路東站於次年12月26日開通）開通試營運。同日起，北京地鐵廢除使用2元通票的計價方法，改為3元起價，按出入兩站之間的最短里程數累加票價的計價方法收取票價，以減輕長期實行2元通票所造成的虧損。
2015年12月26日，14號線中段（平樂園站於2017年12月30日開通，陶然橋站暫緩開通）和昌平線二期開通試營運。
2016年12月31日，16號線北段（農大南路站於2017年12月30日開通）開通試營運。16號線是北京地鐵第一條採用8節編組A型車的路線。
2017年12月30日，磁浮S1號線，燕房線，路面電車西郊線開通營運。這三條路線分別是北京地鐵第一條磁浮路線、第一條全自動無人駕駛的路線、第一條觀光性質的路面電車路線。。
2018年12月30日，6號線西延（金安橋至海淀五路居站），6號線北運河東站，7號線垡頭站，8號線三期南段和四期（珠市口站至瀛海站），8號線南鑼鼓巷站至中國美術館站，亦莊線次渠站至亦莊火車站站開通營運。（其中6號線蘋果園站、8號線大紅門站暫緩開通）。
2019年9月26日，大興機場線開通營運。大興機場站位於河北省廊坊市廣陽區，使得北京地鐵成為中國內地繼上海地鐵後第二個跨省級行政區提供服務的城市軌道交通系統。

車輛

北京地鐵的列車大多由中國中車長春軌道客車股份有限公司（簡稱長客）製造。長客生產的列車占北京地鐵列車總數的比例在70%以上。1號線（部分列車）、2號線、5號線、6號線、9號線、10號線、13號線、14號線（部分列車）、15號線、16號線，燕房線，亦莊線和首都機場線均採用了長客生產的列車。其中1號線部分列車、13號線列車為長春軌道客車與北京地鐵車輛裝備有限公司聯合生產或由北京地鐵車輛裝備翻新的；首都機場線列車則是和加拿大龐巴迪公司聯合製造的。
其餘列車中，1號線（部分列車）、4號線和大興線、8號線、14號線（部分列車）、八通線以及昌平線採用的是南車青島四方機車車輛股份有限公司製造的車輛。其中八通線車輛也是和北京地鐵車輛裝備聯合生產。房山線則採用北京地鐵車輛裝備有限公司製造的具有完全自主智慧財產權的列車。
除6號線、14號線和16號線採用直流1500V接觸網供電外，各路線供電方式多為直流750V第三軌供電（7號線採用直流1500V第三軌供電）；另外，6號線、15號線、昌平線和房山線設計最高時速100公里；首都機場線列車為直線電機驅動，設計最高時速110公里；其餘路線車輛設計最高時速80公里。
目前北京地鐵1號線、2號線、4號線、5號線、8號線、9號線、10號線、13號線、15號線、八通線、大興線、昌平線、房山線、亦莊線為6節B型列車編組（八通線和13號線原為4節車廂編組，現在也已經擴編成6節）。雖然北京地鐵採用縮小間隔的方法提高運力，但是在低票價所帶來的大客流量之下，6節編組的B型車輛內仍顯十分擁擠。因此後續新建的路線中，6號線和7號線採用了8節編組B型車輛，而14號線採用了6節編組A型車輛，較同樣是6節的B型車輛更寬也更長。在2016年開通的路線中，16號線採用更大的8節編組A型車輛。首都機場線為4節車廂編組。
大部分列車內設有LED滾動顯示屏和LED指示燈路線圖，可以顯示列車運行前方的車站。大部分列車配備液晶顯示屏，可轉播電視節目和顯示部分乘車信息，但各條路線列車顯示內容尚無統一標準，有價值的信息較少，對乘客而言並不方便。

轉乘站

北京地鐵現有轉乘站60個，其中有3個三線轉乘站，其餘均為雙線轉乘站。
北京地鐵早期線路之間的換乘問題是較為被人詬病的地方。相比於廣州地鐵、港鐵及臺北捷運從月台一側到另一側即可轉車的跨月台轉乘模式，北京地鐵乘客的換乘里程較為遙遠，早期路線之間轉乘距離平均有128米。1號線與2號線轉乘的復興門和建國門兩站，從1號線轉2號線需步行很長的轉乘通道。2號線轉13號線的兩站是轉乘最為不便的，一度要步行15分鐘。在西直門站，乘客甚至曾經需要出站才可以換乘。不過在2008年6月9日，西直門站200米長的轉乘長廊啟用後，已不再需要出站轉乘；2011年又在2、4號線地下部分修建了一條從13號線通往2號線、4號線的轉乘通道，長約170米，轉乘距離較原來大為縮短。一些其他轉乘距離較長或轉乘條件較差的車站如東直門站等也計劃進行改造。
2007年起，北京地鐵開通路線中，轉乘問題得到重視，較以往大為改善，東單和崇文門兩站轉乘通道內增設了自動步道，其他車站設置了轉乘樓、扶梯，改善了轉乘條件。
由於北京地鐵路線多為十字交叉，許多轉乘站不適合修建最為便捷的同月台平行轉乘（即跨月台轉車）。然而在新路線設計中，出現了若干同月台平行轉乘形式，例如已開通的9號線和房山線的郭公莊站（同層同月台平行轉乘）、4號線和9號線的國家圖書館站（同層同月台平行轉乘）、8號線與昌平線的朱辛莊站（同層同月台平行轉乘）、6號線與8號線的南鑼鼓巷站（疊落式同向同月台平行轉乘），以及7號線和9號線的北京西站（同層同月台平行轉乘）等。
無法建設同月台平行轉乘的車站，也將儘量改善轉乘條件，力爭所有新路線之間的轉乘站，轉乘距離都將不超過100米。現在北京地鐵轉乘條件較好的車站有9號線與10號線的六里橋站、5號線與10號線的惠新西街南口站、9號線與14號線的七里莊站、10號線與14號線的西局站等。目前新路線之間轉乘距離平均為63米，與老線相比縮短了一半。

電梯和無障礙設施

地鐵開始建設時，自動扶梯設置較少，為方便各國政要及國內外遊客參觀中國人民革命軍事博物館，北京地鐵1號線軍事博物館站東北側出站口設有一台自動扶梯。近年，隨著新線的開通，在大多數出入口設置了自動扶梯。今後，北京地鐵的主要車站，都將設置上行乃至上下行自動扶梯。
北京地鐵開始建設時，沒有考慮殘障人士乘坐需要。從13號線、八通線開始，開始設置月台與大廳層之間的無障礙垂直電梯和輪椅升降機，並於5號線開通後，逐漸在老線配備了輪椅爬樓車。隨著新線的建設，也開始在大廳層到地面設置垂直電梯。

站內裝飾

自5號線開始，北京地鐵的新線車站內都有裝飾，增強了車站的美感。8號線的各個車站的裝飾更是華麗：如北土城站的青花瓷設計、森林公園南門站的森林設計等。

刊物

2007年11月27日，《北京娛樂信報》轉型為地鐵報，在各車站內免費發放，版面上增加了「D字號」版（現名「出行地鐵」版），專門刊登地鐵新聞。
2010年1月4日，北京市公安局公交總隊下發通知，禁止地鐵站內除《北京娛樂信報》外的所有報紙銷售，原有的報刊銷售點被撤下。此舉引發了《新京報》、《京華時報》等媒體的強烈反應。1月21日，地鐵公司宣布把《信報》發放點移至站外，事件告一段落。5月12日，北京地鐵在5號線、10號線、4號線的19座車站大廳內試點開設報刊發售點，銷售60餘種報刊，並恢復信報在這些車站內的發放。至此，禁報令正式解除。
2018年1月1日，《北京娛樂信報》休刊。自此，北京地鐵無地鐵報。

車輛基地

1號線設有古城和四惠車輛段；2號線設有太平湖車輛段；4號線設有馬家堡車輛段和龍背村停車場；5號線設有太平莊車輛段 及宋家莊停車場（與10號線、亦莊線共用）；6號線設有五里橋車輛段和五路停車場（與10號線共用）；7號線設焦化廠車輛段（地下），8號線設平西府車輛段和瀛海車輛段；9號線設郭公莊車輛段；10號線設有萬柳車輛段、五路停車場（與6號線共用）和宋家莊停車場（與5號線、亦莊線共用）；13號線設有回龍觀車輛段；14號線西段設有張儀村停車場；14號線東段設有馬泉營車輛段（與15號線共用）；15號線設有馬泉營車輛段（與14號線共用）和俸伯停車場；16號線設有北安河車輛段；八通線設有土橋車輛段；昌平線設有十三陵景區車輛段和定泗路停車場；大興線設有南兆路車輛段；房山線設有閻村車輛段；亦莊線設有台湖車輛段和宋家莊停車場（與5號線、10號線共用）；首都機場線設有天竺車輛段；西郊線設有巴溝車輛段；S1線設有石門營車輛段；燕房線設有顧冊停車場；大興機場線設有磁各莊車輛段、新機場北停車場。

廣播

北京地鐵的營運路線均採用普通話和英語作為廣播乘客信息提示的語言。不同於港鐵和廣州地鐵等地鐵營運商採用全路網相同的播音員和播音格式，北京地鐵的播音音頻則由各營運商外包給播音提供商來製作，進站安檢時的提示甚至由站務人員使用可攜式擴音器自行錄製。因此也就造成北京地鐵的播音無統一格式，無統一播音員的現狀。且同一條路線還存在先後由不同播音提供商來製作廣播錄音的情況。
其中京港地鐵採用與港鐵相同的播音員陳茹茵，且播音格式相近，軌道營運公司營運的燕房線則採用與京港地鐵完全相同的播音格式，但聲線有所不同。

單程車票

2008年6月9日起，北京地鐵停用紙質車票，同時啟用新型AFC檢票售票系統。乘客可通過自動售票機購票，採用拍卡入閘、插卡出閘方式，出站時車票回收，回收的車票可在車站售票處重新發售。票價仍為全路網實行的單一票價2元。至此，有著38年歷史的地鐵紙質票退出舞台，結束它的歷史使命。值得注意的是，地鐵AFC系統將記錄乘客進站和出站，一般認為這是北京地鐵將實施分段計價的序幕，但北京地鐵實際上是在6年半之後的2014年12月28日才正式實施分段計價。

交通卡

北京市政交通一卡通是一種非接觸式IC卡，持卡可以乘坐所有地鐵路線和公交路線。
持卡乘坐地鐵的計價方式與現金購票相同，出閘時扣掉相應票款。
北京市政交通一卡通另發行交通聯合卡，除增添了卡內餘額不足3元（2019年9月16日前為不足10元）無法入閘乘車這一限則之外，其餘使用方法和計價方式與北京市政交通一卡通相同。
另外，所有加入全國交通一卡通互聯互通計劃的外地交通卡也可在北京地鐵使用。

億通行

2017年8月20日，北京軌道交通單程票網際網路票務服務平台正式上線，起初用的名字是易通行。於2019年4月29日，更名為億通行。
億通行為北京地鐵官方的單程票網際網路票務客戶端，乘客在億通行註冊帳號後，可以使用二維碼刷閘功能乘坐所有地鐵線（包括單獨計費的機場線、西郊線）及市郊鐵路（副中心線需要錄入面部識別信息）；乘客也可以通過客戶端在線購買除西郊線及市郊鐵路以外路線的單程車票，到達選定出發車站後，通過在網絡取票機掃描手機上的二維碼來取票。

安全檢查

為了維護奧運會和帕運會的安全，北京地鐵於2008年6月29日啟動了安全檢查。一些乘客需要接受金屬探測器的探測，乘客的行李必須接受X光機的檢查，還有警犬參與檢查。在奧運結束之後，安檢的措施被保留下來。

封站措施

在人流擁擠時，地鐵會進行封站。如2008年奧運火炬傳遞時的天安門西站、天安門東站、前門站，而在五一、十一長假期間，天安門前門地區人流壓力大時，也會封閉前門站，有時還會額外封閉天安門東、天安門西兩站。由於農曆正月初一去雍和宮祈福的人很多，會對雍和宮站封站。此外，北京站、郝家府站因施工原因也曾經封站，木樨地站在每年6月4日附近也會封閉A1、A2出入口。
另外，奧運期間，8號線的奧體中心站一直封閉，到2008年10月10日後才首次對外開放。此後，每當"鳥巢"舉行大型活動，奧體中心站也會臨時封閉，且8號線可能延長營運時間30分鐘。

安全預防措施

在韓國發生多次嚴重的地鐵事故（如2003年2月的大邱地鐵縱火案）之後，北京地鐵改進了緊急安全疏散標誌、疏散導流障礙警示標誌和消防器材標誌等設備以應對突發事件。
為保證乘客的人身安全，從5號線開始，新建的北京地鐵路線設置了月台門或半高式月台門，將乘客與地鐵隧道隔開。1號線和2號線由於早期沒有月台門，經常發生乘客跳下月台和臥軌的事件。為了乘客的安全，未安裝月台門的1號線、2號線、13號線和八通線開始加裝月台門，由於老線月台承載力有限，所有車站均加裝半高月台門。13號線和八通線的月台門加裝工程於2012年8月開始，加裝工程2013年年底完成，但由於需要調試，直至2015年6月才投入全天運行。而1、2號線的加裝工程2016年4月開工，其中2號線的加裝工程於2017年8月20日完成，1號線的加裝工程於2017年9月10日完成，但蘋果園站因涉及樞紐改造暫不投入使用。至此北京地鐵所有營運的路線（除蘋果園站外）全部加裝了月台門。

限流措施

由於客流量逐步增大，北京地鐵部分車站採取臨時限流措施，根據2018年1月北京地鐵公布的常態化限流車站情況，北京地鐵營運公司常態化限流車站達到73座，京港地鐵常態化限流車站數量為23座。北京地鐵路網常態化限流車站達96座。城市核心區重點車站早傍晚尖峰均有限流，郊區路線或者末端地鐵站大多在早上尖峰時段限流。

營運時間及間隔

各線首班車多在5:00至6:00間開出，末班車則於22:30至23:30間開出。因此，部分車站的營運時間可以到達0:00以後。特別地，由於受車輛段設置影響，13號線、15號線和昌平線的末班車均只行駛半程，13號線從西直門到霍營，從東直門開往回龍觀；15號線從俸伯開往馬泉營；昌平線從昌平西山口開往朱辛莊。
在遇到一些大型活動時，地鐵會延長營運時間，尤其是在奧運開閉幕式的2008年8月8日至9日及8月24日至25日，北京地鐵除機場線（現首都機場線）以外全線通宵連續營運，以方便觀眾離開會場。
由於列車寬度、月台長度及車輛編組的限制，北京地鐵提高運能的主要方法是縮小營運間隔。在各路線工作日早上尖峰的營運間隔中，1號線、2號線、4號線間隔為2分鐘，這三條路線的間隔均已達到極限。在此基礎上，4號線還在早上尖峰通過加開臨客的方式使由南向北方向的最小發車間隔達到1分43秒，為中國內地地鐵最短間隔。5號線最小間隔為2分15秒，10號線區間（宋家莊－三元橋－車道溝）最小間隔為2分15秒。各路線將採取擴建車輛段、增購列車、改造信號系統和供電系統等手段縮短間隔。