北京地铁始建于1965年7月1日，年10月1日第一条地铁线路建成通车，使北京成为中国第一个拥有地铁的城市。50年代末期中国与苏联的关系恶化后，中国开始规划在北京、沈阳、上海三座重要城市修建战备地铁，以作为平战结合的战备防御手段。1953年周恩来曾一语道破修建地铁的目的：“北京修建地铁，完全是为了战备。如果为了交通，只要买200辆公共汽车，就能解决。”一期工程于1965年7月1日开工建设，其线路沿长安街与北京城墙南缘自西向东贯穿北京市区，连接西山的卫戍部队驻地和北京站，采用明挖填埋法施工。全长23.6公里，设17座车站和一座车辆段（古城车辆段），1969年10月1日建成通车。
当年建设北京地铁一号线时，采用的是全面挖开地面、隧道施工完成再填埋的方式，并且是连续灌浆筑成的全水泥隧道，防务水平极高，由当时的铁道兵部队施工。从苹果园到复兴门挖开宽大的深沟，这在老北京人的记忆里是清晰永久的。为修这条地铁拆掉了复兴门到北京站一线的北京城老城墙以及南城的护城河，实在可惜。
为方便首长及外国访问者参观中国革命军事博物馆，北京地铁1号线军事博物馆站东北侧出站口设有一台自动扶梯，这是中华人民共和国最早生产的三台自动扶梯之一，另外两台安装在北京站和首都机场。
根据北京地铁的最初设计方案，其主要用途是战备疏散，同时兼顾城市交通。一号线在战时每天可以从西山运送5个陆军整编师的兵力至北京市区。由于属于战备工程，而且电气系统存在安全隐患，北京地铁在通车后很长时间内不对公众开放，需凭介绍信参观及乘坐。1971年1月15日公主坟至北京站段开始试运行，1971年8月5日延长为玉泉路至北京站，1971年11月7日延长为古城路至北京站，1973年4月23日延长为苹果园至北京站。北京地铁二期工程始于1969年，其线路沿北京内城城墙自建国门至复兴门，呈倒U字型，设12座车站及太平湖车辆段，线路长度为17.2公里。1981年9月15日，北京地铁正式对外运营。1989年7月开始沿长安街盾构修建复兴门至八王坟区段。2000年6月28日，“复八线”与原地铁一号线相连且贯通运营至四惠东站。