北京地下鉄は、1969年に開業した中国で最初の地下鉄である。それゆえ、B型車と呼ばれるやや小型の車両が使われ、第三軌条方式を基本としているなど、中国の他都市と異なる特徴を持っている。
当初の開業区間は、北京站から市街地西端の蘋果園までの18駅23kmで、このうち、北京站〜長椿街間の６駅は1984年に建設された北京站〜復興門間11駅16.1kmと併せて現在の２号線となった。２号線は、北京市の交通の障害となっていた旧北京城の城壁を取り壊して建設された第２環状道路の下を走る環状路線である。
また、当初開業路線の残区間は、復興門〜西單間2.5km（1992年開業）、天安門西〜四惠東間11.8km（1999年開業）、天安門西〜西單間1.3km（2000年開業）の延伸区間と併せ、市中心部の東西幹線となる１号線（蘋果園〜四惠東間）として再編された。
一方、2003年には郊外へ拡大する市街地へのサービスのため、２路線が建設された。２号線（環状線）を起終点に市北西部の文教地区と北部・北東部の住宅地区を結ぶ13号線40.9km（2003年全通）と、北京東郊の通州と１号線とを連絡する八通線18.9kmである。両路線とも全線高架構造であり、13号線の建設には、一部に遊休化した旧国鉄の線路用地が活用された。なお、八通線と１号線とが接続する四恵～四恵東間は２路線が並列する複々線となっており、乗換客の分散が図られているが、直通運行は実施されていない。
2008年の北京オリンピックの開催決定を契機として、市内の地下鉄路線網は飛躍的に拡大を始める。2007年には市街地を南北に貫く５号線が開業、開催目前の2008年７月には、８号線の北土城～森林公園南門間、10号線の勁松〜巴溝間、機場線（空港連絡線）北京首都国際機場～東直門間が開業し、オリンピック主会場への観客輸送を担った。機場線は、北京地下鉄で唯一、鉄車輪リニア方式を採用している。
オリンピック開催後も中心部の道路渋滞の緩和や既存地下鉄路線の混雑低減のため、ネットワークの拡大は続いた。2015年までオリンピック開催後も中心部の道路渋滞の緩和や既存地下鉄路線の混雑低減のため、ネットワークの拡大は続いた。2015年までに天津・上海方面への高速列車が発着する北京南站への４号線や武漢・広州方面への広州西站に至る７・９号線など、15号線までの建設・延伸がなされた（3・11号線は欠番）。このうち６号線は、混雑が著しい１号線のバイパス路線として、最高速度の向上（100km/h）と快速運行を見込み、架空線方式に変更して建設された新たな東西幹線である。また、10号線は、オリンピックの際の部分開業区間を延伸することにより、最終的に45駅57.1kmの第二の環状線へと発展した。
郊外部を見ると、昌平線、大興線、房山線、亦荘線といった路線が開業し、市街地の拡大に対応している。このうち大興線は、接続する４号線との相互運行を実施している。
これらの急激なネットワーク拡大のため、資金調達方法も多様化が図られており、4・14号線は、北京市と香港地鉄公司との共同出資により建設され、北京香港地鉄有限公司（両者の共同出資会社）が運行を担当している。これは中国初の民間資本を導入した路線である。同線では乗客へのルールも香港流となっており、４号線の列車内には飲食禁止の標示がなされている。
以上のように、現在18路線が運営されており、総延長527km、駅数は319で、世界でも有数の路線網を誇る地下鉄へと発展した。2014年における年間利用者数は34億1000万人、１日当たりの平均利用者数は928万人に及んでおり、同年の東京の平均利用者数（934万人）に肉薄し、世界一をうかがう勢いである。
今後も、市内を南北に縦断する16号線の新設、8・14号線の延伸や郊外を結ぶ複数の路線の開業が予定されており、2020年までに計30路線、1000kmを超える路線網を整備する計画となっている。