Trong định hướng quy hoạch Thủ đô đến năm 2030 và tầm nhìn 2050, Hà Nội phải giải quyết được vấn nạn giao thông công cộng. Trong đó, giao thông đường sắt đô thị là vấn đề xương sống đáp ứng cho việc đi lại, giảm các phương tiện cá nhân.
Theo quy hoạch, hiện nay Hà Nội đang nghiên cứu triển khai 4 tuyến đường sắt đô thị như: 1. Hà Nội - Yên Viên chạy trên cao; 2. Trung Tâm Hà Nội - Nam Thăng Long - Thượng Đình (tuyến này đang lập kế hoạch nghiên cứu giữa đường sắt chạy trên cao và đi ngầm); 3. Hà Nội - Nhổn (tuyến này vừa kết hợp đường sắt trên cao và chạy ngầm do tư vấn, thiết kế của Pháp làm); và 4. tuyến 2A Cát Linh - Hà Đông (do Trung Quốc làm, hiện nay đang triển khai thực hiện, tuyến này hoàn toàn chạy trên cao).
Cụ thể Quy hoạch xác định tuyến số 1 (Ngọc Hồi - Yên Viên) sẽ có chiều dài 38,7km, phục vụ các khu vực ngoại thành phía Đông Bắc và Nam Hà Nội đi qua khu vực trung tâm thành phố.
Tuyến số 2 (Nội Bài - Trung tâm thành phố - Thượng Đình) dài xấp xỉ 33,7 km là xương sống cho khu vực đô thị hiện tại và tương lai. Tuyến số 2 này sẽ nối với sân bay Nội Bài với khu đô thị mới Đông Anh, khu tổ hợp hành chính ở Từ Liêm, khu phố cổ, khu phố có kiến trúc kiểu Pháp và đi dọc quốc lộ 6 và tới Thượng Đình.
Tuyến số 3 (Nhổn - ga Hà Nội - Hoàng Mai) có chiều dài 21km, nối khu vực phía Tây với trung tâm thành phố và khu vực phía Nam, cắt tuyến 1 tại vị trí ga Hà Nội. Trong đó, đoạn tuyến từ Nhổn đến ga Hà Nội hiện đang được chuẩn bị xây dựng theo dự án của TP Hà Nội.
Tuyến số 4, đường sắt đô thị Hà Nội - Hà Đông (dài khoảng 14km). Tuyến này bắt đầu tại khu vực phố Cát Linh (giao với tuyến số 3), đi theo hành trình Cát Linh - Hào Nam - La Thành - Thái Hà - Láng - Ngã Tư Sở - quốc lộ 6 - Thượng Đình (nối với tuyến số 2) - Hà Đông - Ba La.