Технический проект строительства первой очереди метрополитена от станции «Чкаловская» до станции «Проспект Космонавтов» утвержден распоряжением 1980 года Совета Министров СССР.

Первоначально метрополитен должен был открыться 5 ноября 1989 года, но работы к этому сроку были выполнены лишь на 65-70%, и открытие перенесли сначала на 1990-й, а затем и на 1991 год. Тем не менее, осенью 1989 года в печать вышла книга «Метро в Свердловске», где говорилось, что метростроевцы сдали первую очередь метрополитена к 72-й годовщине Октябрьской революции. Книга сейчас является раритетом.

26 апреля 1991 года состоялся торжественный митинг по случаю открытия Свердловского метрополитена. Официальной же датой открытия считается 27 апреля, когда в 6 часов утра началось регулярное движение поездов.

На первом пусковом участке было только три станции: «Проспект Космонавтов», «Уралмаш» и «Машиностроителей». Эксплуатационная длина участка станции «Машиностроителей» — станции «Проспект Космонавтов» составила 2,696 километра.

В середине 1990-х добавились новые участки, которые позволили удвоить протяженность линии (станции «Уральская», «Динамо» и «Площадь 1905 года»). В 2002 году была введена в эксплуатацию станция «Геологическая». Станцию «Ботаническая» в 2011 году открыл Президент России Дмитрий Медведев.

С пуском станции «Чкаловская» в июле 2012 года строительство первой линии метрополитена закончилось. Протяженность линии составляет 13,8 километра (используемая — 12,7 километра), на ней расположено девять станций. Из семи районов города линия метрополитена связывает четыре: Орджоникидзевский, Железнодорожный, Ленинский и Чкаловский.

Ежедневно метрополитен перевозит около 150 тысяч пассажиров. По объему перевезенных пассажиров уральская подземка занимает четвертое место, уступая только московскому, санкт-петербургскому и новосибирскому метрополитенам.

Генеральным проектом метрополитена предусмотрена сеть из трех линий, формирующая в центре города треугольник. На линиях предполагается 32 станции.