La red de metro de Barcelona comienza a tomar forma en los años veinte, cuando se constituye la sociedad Ferrocarril Metropolità de Barcelona, SA, conocida popularmente como Transversal. Posteriormente, se fundó una segunda sociedad, el Gran Metropolitano de Barcelona, SA (Gran Metro). La actual red, en la imagen, nació de estas dos líneas privadas.
A finales de 1924 el Gran Metro (actual línea verde) pone en marcha los casi dos kilómetros y medio del primer tramo del ferrocarril metropolitano de Barcelona, que une Lesseps y plaza Catalunya. Casi dos años después, el Transversal inaugura la otra línea en construcción (la actual roja), entre la Bordeta y Catalunya. En 1934, las dos compañías habían ampliado sus respectivas líneas y el Gran Metro contaba con un segundo ramal que, por debajo de la Via Laietana, iba hasta Correos. La Guerra Civil, las consecuencias políticas y económicas del conflicto y la Segunda Guerra Mundial frenaron el desarrollo de la red de metro. No fue hasta 1950 cuando se abrió una nueva estación, la de Ferran, hoy desaparecida.
La ciudad experimenta un crecimiento urbanístico hacia el Besòs, lo que permite al Transversal ampliar su metro (la actual línea 1). En 1956 se construye un pasillo que comunica las dos estaciones de Cataluña y que favorece a los viajeros hacer el cambio entre el Transversal y el Gran Metro. A finales de los cincuenta, ambas compañías inician el proceso de fusión y municipalización. También aparece la línea 2 (actual línea 5), entre La Sagrera y Vilapicina.
En 1961 concluye el proceso de fusión del Transversal y el Gran Metro. El consistorio se hace cargo de los gastos de explotación de las nuevas líneas, mientras que el Estado asume los costes de infraestructura. En 1963, la Comisión Coordinadora del Transporte de Barcelona aprueba un plan de urgencia que permite ampliar, modificar y mejorar la red ya pública. De esta forma, la línea 2 (hoy L5) y la línea 1 (antigua Transversal) se alargan. También se modifica y amplía el primer ramal del antiguo Gran Metro (la actual línea 3) y se prepara el segundo ramal del Gran Metro para transformarlo en la ahora llamada línea 4, que llegará hasta el Hospital de San Pablo.
La llegada de la democracia permite al Ayuntamiento crear la entidad Transportes Municipales de Barcelona (TMB). En julio de 1978, la Generalitat sustituye a la administración central y asume las competencias sobre la infraestructura de la red de metro. Durante esta etapa, la línea 3 avanza hacia la Zona Universitaria, aunque todavía está dividida en dos tramos, que no se unirán hasta 1982. Por otra parte, la línea 4 se prolonga y acerca el barrio de Poblenou al centro de la ciudad, y la línea 5 comunica Barcelona con L'Hospitalet y Cornellà de Llobregat. En el año 82, los dos tramos de la línea 3 que estaban separados por un transbordo en Paral·lel quedan unificados y la línea 4, que por un extremo ya llega a Roquetes, se prolonga también por el otro lado hasta La Pau .
La celebración de los Juegos Olímpicos permite mejorar la red de metro y las conexiones con el área metropolitana. Las líneas 1, 4 y 5 penetran más en municipios colindantes con la capital: por el lado sur, en Hospitalet y Cornellà de Llobregat; y por el lado norte, en Santa Coloma, Sant Adrià de Besòs y Badalona. Por otra parte, la línea 3 supera a Lesseps, de donde no había pasado desde la inauguración del Gran Metro, y llega a Montbau.
Durante los años postolímpicos se ajustan las ampliaciones ejecutadas y se constituye elAutoridad del Transporte Metropolitano (ATM) para coordinar los servicios y recursos de los operadores y las diferentes administraciones. En septiembre de 1995 se pone en marcha la línea 2 (que adopta el color lila) con la apertura de las seis primeras estaciones con origen en Paral·lel y se va ampliando a lo largo de los noventa hasta La Pau. La amarilla crece en Nou Barris con la nueva estación de Trinitat Nova y la verde se alarga un poco más.
La L3 avanza y estrena tres nuevas estaciones. Además, cinco estaciones de la línea 4, el tramo comprendido entre La Pau y el Pep Ventura, se convierten en estaciones de la línea 2. La línea 4 abre una nueva estación, El Maresme | Fórum, para dar servicio a la zona donde se celebrará el Fórum Universal de las Culturas en 2004. En diciembre de 2003 se pone en funcionamiento la línea 11, que da servicio a los barrios de Trinitat Nova, Torre Baró, Vallbona y Ciutat Meridiana , y en el de Can Cuiàs, en Montcada i Reixac.
En 2009 entra en funcionamiento el primer tramo de la línea 9 en Santa Coloma de Gramenet (ahora llamado Norte). Se trata de la primera línea automática en el metro de Barcelona. En 2016 entra en servicio la línea 9 Sud, que conecta la Zona Universitària con el aeropuerto de Barcelona. Actualmente, las líneas 9 y 10 cuentan con 37,5 kilómetros y 35 estaciones en servicio en los tramos sur y norte de la línea. Aún está pendiente la conexión por el centro de Barcelona. Se prevé que las obras finalicen a finales de año, pero la línea no funcionará hasta el 2027, según la Generalitat.
Según el plan director de la Autoridad Metropolitana del Transporte Público (ATM) 2021-2030, cinco líneas de la red deben ampliarse próximamente, una inversión que estaba prevista en los presupuestos de la Generalitat que no se han aprobado y que han obligado a convocar elecciones anticipadas.
Las previsiones para la L9 son terminar de construir otras 12 estaciones. Según el plan director de la ATM, el ramal de la L10 que conecta la parada de Collblanc con la de ZAL-Riu Vell finalizará en la estación de Pratenc, situada en el aeropuerto de El Prat. Quedan pendientes de abrir las paradas de Motors y la del Camp Nou.
Se prevé incluir una parada más al lado Besòs de la L3 del metro para conectar la Trinitat Vella y la Trinitat Nova. También la prolongación por el Llobregat, para enlazar la Zona Universitaria con Sant Feliu de Llobregat con paradas en Esplugues o Sant Joan Despí.
El presupuesto incluía una partida para alargar la L1 desde Fondo hasta Lloreda-Sant Crist y que la línea llegara hasta Badalona Cercanías y conectara el Hospital de Bellvitge con El Prat Estació.
La amarilla se ampliaría entre la Paz y La Sagrera y ganaría tres estaciones: Santander, La Sagrera-AVE y La Sagrera.
La ATM prevé alargar la línea 2 para conectar Sant Antoni con el Parc Logístic con seis estaciones.
El metro de Barcelona tiene técnicamente 8 líneas, aunque la L9 y la L10 están divididas de forma provisional. Por otro lado, el funicular de Montjuïc también entra dentro del mismo organismo gestor.
La red subterránea principal se completa con algunas líneas de los Ferrocarriles de la Generalidad de Cataluña, que dan mayor cobertura ferroviaria al territorio urbano.
Otros transportes de la ciudad incluyen los trenes de Cercanías, el Tram y toda la red de líneas de autobús.