Планы по строительству метро в городе появились в конце 1970-х. Технико-экономическое обоснование (ТЭО) 1-й очереди Свердловского метрополитена было выполнено институтом «Харьковметропроект» (Харьков, Украина). Рабочий проект 1-й очереди и ТЭО последующих очередей разрабатывались местным институтом «Уралгипротранс». В создании архитектурного облика станций также участвовали специалисты других проектных организаций города. Названия станций в ходе проектирования и строительства неоднократно изменялись вслед за социально-политическими переменами в стране.

Сооружение метро началось в августе 1980 года. Первый ковш грунта был вынут на строительстве вертикального шахтного ствола нынешней станции «Уральская». Неровный ландшафт города, а также плотная застройка в центре потребовали комбинации станций глубокого и мелкого заложения. Сначала первые станции метро планировалось открыть в 1987 году, позднее пуск был передвинут на 1989 год, но и этот срок был перенесён.

26 апреля 1991 года состоялся торжественный митинг по случаю открытия 6-го метро России и 13-го (последнего) метро Советского Союза. Однако официальной датой открытия считается 27 апреля, когда в 6 часов утра началось регулярное движение поездов. На первом пусковом участке было только три станции. Ввиду отсутствия на этом участке камер съезда для оборота составов, поезда двигались «челночным» способом. В период экономических реформ строительство замедлилось. В середине 1990-х добавились новые участки, которые позволили удвоить протяжённость линии (станции «Уральская», «Динамо» и «Площадь 1905 года»); последняя станция «Геологическая» была открыта в 2002 году.

Стоимость поездки в 1991 году составляла 15 копеек. Плата за проезд ежегодно повышалась и в 2008 году достигла 11 рублей с учетом деноминации. Первоначально входные турникеты принимали монеты достоинством 5 и 15 копеек, но после либерализации цен оплата стала производиться с помощью жетонов, приобретаемых в кассах метрополитена.

В данный момент Екатеринбургский метрополитен не имеет имени, но в ближайшее время планируется дать его метрополитену (самые популярные варианты — «Екатеринбургский метрополитен имени П. П. Бажова» и «Екатеринбургский метрополитен имени Б. Н. Ельцина»).

Все станции екатеринбургского метро покрыты пятью операторами сотовой связи, работающими в Екатеринбурге: «Мобильные ТелеСистемы», «МегаФон», «МОТИВ», «БиЛайн» и «Ютел».