Ի սկզբանե, կառուցման նախագիծը հաստատվել է՝ որպես ստորգետնյա տրամվայի նախագիծ, սակայն հետագայում այն վերափոխվել է մետրոյի: Կառուցումն սկսվել է 1972 թ., սակայն այն պատճառով, որ հինգ տարի անց ճանապարհի միայն 3,9 կմ էր պատրաստ, 1977-ին կոմունիստական կուսակցությունը որոշում կայացրեց սովետական այլ քաղաքներից (Մոսկվայի, Լենինգրադի, Մինսկի կամ Թիֆլիսի) օգնության կանչել նման աշխատանքների փորձ ունեցող մասնագետների: Մետրոպոլիտենը բացվեց 1981թ.: Հետագա տարիների ընթացում այն ընդլայնվեց դեպի քաղաքի հարավային մասերը: Վերջին կայարանը (Չարբախ) շահագործման է հանձնվել 1996 թ.: Մետրոպոլիտենի կառուցումն ու ընդլայնումը կատարվել է Կարեն Դեմիրճյանի ղեկավարության օրոք և նրա անմիջական հովանավորությամբ: 1999-ի դեկտեմբերի 28-ին Երևանի մետրոպոլիտենը կոչվեց հոկտեմբերի 27-ին Ազգային ժողովում ահաբեկչական գործողության ժամանակ սպանված Կարեն Դեմիրճյանի անունով։ Կառուցման բարձր որակի շնորհիվ մետրոպոլիտենը 1988-ի կործանարար երկրաշարժի ժամանակ չկրեց որևէ լուրջ վնաս և շարունակեց գործել արդեն իսկ հաջորդ օրը։ Սակայն երկրաշաժը մետրոպոլիտենի ընդլայնման աշխատանքների դադարեցման գլխավոր պատճառներից մեկը դարձավ (դադարեցվեցին Աջափնյակ և Դավիթաշենի թաղամասերում մետրոյի կայարանների կառուցման աշխատանքները), քանի որ հանրապետության շինարարական ռեսուրսներն ամբողջությամբ ուղղվել էին ավերված շրջանների վերականգմանը։