建國初期，上海軌道交通基本上是在原有有軌電車基礎上發展起來的。但在市區道路行車狀況日益復雜的情況下，有軌電車已逐漸不能適應。上海市政府決定停駛有軌電車，至此為上海城市交通奠定基礎的有軌電車開始從上海的道路上消失了。
1958年，在倡導“解放思想”的年代，一種新的地下軌道交通棗地鐵，開始在人們心中醞釀。當時想要建造地鐵除了看中其交通功能外，可能更看中其隱蔽作用，將其作為一種戰備設施。然由于技術、人才及資金等方面的原因，建造地鐵的計劃被擱置了。雖然建造計劃擱淺，但建設地鐵的試驗仍在繼續進行，1966年代號為“六○工程”的地鐵初期試造工程在衡山路10號秘密進行，試驗通道在地下推行了60米，可好景不長，“文化革命”風暴再次使試驗工程流產。
80年代以后，上海城市發展規模和速度快速提高，中心城區向周邊延伸，衛星城鎮的興起和發展，寶山、閔行、金山、嘉定、松江先后劃入城區范圍，這些變化對調整城市布局、合理分布產業、疏散中心城區工業及人口都起到了作用。
就在城市發展過程中，上海城市公共交通長期滯后所產生的弊病也日益嚴重起來，并呈現出惡性循環的跡象，主要表現在一個“擠”字：人擠、車擠、道路擠，人們在為交通擁擠被迫無效地消耗大量的寶貴時間。
為解決交通梗阻，上海市政府于1983年重提建設地鐵方案。這是一個包括更大規模的交通改造設想，相應機構“南北快速有軌交通項目籌備組”也成立了。“南北”，南指金山，北指寶山。“快速有軌交通”則包括地下的、地面的以及高架的有軌交通，有別于過去慢吞吞的有軌電車。1985年該機構改名為“地鐵公司”，統籌建設上海市新的軌道交通系統工程。
1990年1月，地鐵一號線首期工程開工。經過4年多艱苦施工，到1994年12月12日，工程完工進入通車調試。1995年4月10日，全長16.21公里，南起錦江樂園（全線通車后改名為虹梅路站），北迄上海鐵路客運站，以上海歷來最薄弱的南北交通為基本走向，呈反S型的地鐵一號線正式營運。1996年底，地鐵一號線西南端向莘莊方面的延伸段建設完成，全長5.2公里，于1997年7月正式營運。地鐵一號線沿途共設16個車站，其中11個地下車站，5個地面車站，全程行駛約需30分鐘。上海的地鐵夢，歷經三十幾年的風風雨雨，終于由美麗的幻想變成了現實。
1996年，地鐵二號線開始興建。1999年10月建成試通車。這是由西向東為基本走向，連接浦西與浦東的重要快速地下交通線。地鐵二號線西起浦西中山公園，途徑靜安寺，至人民公園與一號線交匯，通過上海最繁忙的鬧市區棗南京東路，然后穿過越江隧道，至浦東龍東路，全長15.7公里。地鐵二號線溝通浦江兩岸，這將大大提高開發浦東地區的質量。2000年12月26日，東端延伸段龍陽路到張江高科站2.7公里竣工通車。地鐵二號線全程共設13個車站。
除了地下軌道交通外，上海借鑒了國外大都市的交通發展模式，利用城市周邊原有的鐵路線，改造成便捷快速的高架軌道交通線。1997年7月，淞滬支線及滬杭鐵路內環線路軌被拆除，高架軌道交通“明珠線”開工。2000年12月“明珠線”通車試運營。首期工程從漕河涇至江灣鎮，全長24.97公里，其中地面線3.6公里，高架線21.37公里。沿途設19個車站。按行車組織安排，旅行速度為每小時35公里，設計最小行車間隔近期為8分鐘，遠期為2分鐘。
2001年3月，世界上第一個可投入實際運行的磁懸浮快速列車工程項目在浦東開工，標志著上海擁有領先于世界水平的先進軌道交通。這條磁懸浮快速列車干線是一條連接浦東國際機場與上海市區的高速交通線，西起地鐵二號線的龍東路站，東至浦東國際機場，線路全長33公里，設計最大時速為430公里，單向運行時間僅8分鐘。
城市公共交通向多層面立體化方向發展，是國際上許多大城市的成功經驗。隨著上海軌道交通地鐵一、二號線及明珠線的投入運行，上海軌道交通總里程已達到65公里，居全國之冠。根據未來城市交通規劃，上海中心城區客流運送將由地下軌道交通承擔，中心城區以外則以地面軌道交通為主。“十五”期間，上海每年都將建設33公里左右的軌道交通線，五年后總里程將增至233公里。軌道交通網絡骨架包括棗呈“十字”形的地鐵一號線和地鐵二號線；呈“環狀”的軌道交通明珠線，初步形成“十字加環”的格局。未來軌道交通網絡經專家論證已初步確定：將由11條地鐵、7條高架輕軌和3條郊區軌道線路組成。形成中心城區的地鐵、輕軌系統和中心城區與新城之間的軌道交通系統兩個層次。到那時上海以公共汽（電）車為主體的城市公共交通格局將被徹底改變。
