清宣统元年（1909年）9月25日，大连第一条有轨电车线路竣工运营，该线路成为大连地铁的前身，使得大连成为近代中国为数不多的开通轨道交通的城市之一。

截至1950年，大连市内有轨电车线路达到11条，长度65·9公里，形成了市中心联接东部港口，南部居民区、旅游区，西北部工业区的轨道交通网络。

20世纪80年代，大连市结合快速轨道交通的规划研究，将有轨电车系统作为城市特色交通方式进行保留和扩建，并提出了建设地铁的构想。

1984年，大连市着手编制快速轨道交通规划。

1987年，大连首次提出建设地铁，设计了地下、地面及高架线路相结合的城市轨道交通规划方案，线路全长82·4千米，并写入了《大连城市总体规划》（1990-2010），但未获批准。

20世纪90年代，大连再次尝试修建地铁。

1990年，大连市完成了城市中心区轨道交通路网规划。

1993年6月，快轨交通一期工程项目建议书正式上报国家计委。

1994年1月，正式通过了国家计委投资司委托中国国际工程咨询公司的评估，同意大连建设快速轨道交通系统工作，希望尽快组织实施工程建设。同年，大连市委托相关单位编制工程可行性研究报告；大连市快速轨道交通工程领导小组办公室发布了《大连市快轨交通一期工程简介》。《简介》中规划了一条线路，长13·7公里，从东北财经大学至港湾广场，横贯大连市区。

1998年，大连市政府将城市轨道交通的建设列入《实现21世纪大连发展战略》的重要举措，大连地铁项目成为大连市城市重大基础设施项目中的重点工程。

1999年，《大连市轨道交通路网规划方案》完成，并通过原中华人民共和国建设部评审，该方案共规划了5条线路及1条支线，全长共123千米。为加快大连城市轨道交通的建设，大连市政府做出“一次规划，分期建设，分段开通”的决策，并依据此决策现行开始了大连城市轨道交通试验线路，即大连现代有轨电车线路工程的建设。

1999年10月15日，大连城市轨道交通试验线路开工，此线路即今大连有轨电车202路，全长12·6千米，由沙河口火车站至海事大学。该试验线路于2000年10月竣工；于2002年开通运营。此线路可视为地铁1号线南段的雏形。

2000年9月，《大连市轨道交通路网规划方案》中规划的大连快轨3号线（今大连地铁3号线）开工建设。由于兴建地铁需要中华人民共和国国家发展和改革委员会的审批，而大连并不符合修建地铁的条件，故大连市政府采用“快速轨道交通”的名义，依照地铁标准建设该线路。

2002年10月1日，大连快轨3号线（今大连地铁3号线）一期工程试运行；11月8日，大连快轨3号线一期工程（香炉礁站至金石滩站）开通试运营。

2003年5月1日，大连快轨3号线一期工程正式运营。

2004年9月29日，大连快轨3号线二期工程（香炉礁站至大连站）通车运营。

2005年，大连又一次提出修建地铁，依据《大连市城市总体规划》和《大连城市发展规划》，提出了包含以《大连市轨道交通路网规划方案》规划为基础的的1号线、2号线，以及连接市区与旅顺口区的4号线的规划建设的大连地铁一期工程。

2006年12月18日，大连快轨3号线（今大连地铁3号线）二期工程小窑湾站开通运营。

2008年7月7日，大连快轨3号线九里支线（今大连地铁3号线九里支线）开通试运营；12月28日，大连快轨3号线九里支线正式运营。

2009年5月8日，大连202路轨道线路延伸工程（今大连地铁12号线）正式开工建设；7月，大连市城市轨道交通建设规划（2009-2016年）方案通过审批。

2010年3月5日，大连地铁1、2号线全线正式开工建设；8月，金普城际铁路（今大连地铁13号线）开工建设。

2014年4月4日，大连地铁2号线一期工程全线贯通；5月1日，大连202路轨道线路延伸工程（蔡大岭站至旅顺新港站）开通试运营；8月11日，大连地铁2号线一期工程实现“轨通”；12月3日，大连地铁2号线一期工程全线一次性送电成功。

2015年1月3日，大连地铁2号线一期工程（机场站至会议中心站）试运行；5月22日，大连地铁2号线一期工程正式开通试运营；10月30日，大连地铁1号线一期工程（姚家站至富国街站）正式开通试运营；12月，大连市城市轨道交通第二期建设规划（2015～2020年）得到国务院发改委批复。

2017年2月19日，大连地铁集团有限公司正式挂牌成立；同年3月，大连地铁5号线正式开工建设；6月7日，大连地铁1号线二期工程（星海广场站至河口站）开通运营，大连地铁2号线二期工程东段（东港站至海之韵站）开通运营，大连202路轨道线路延伸工程（蔡大岭站至河口站）开通运营，大连202路轨道延伸工程更名为大连12号线；10月，大连快轨3号线更名为大连地铁3号线，大连12号线更名为大连地铁12号线。

2021年12月28日，大连地铁13号线正式开通试运营。

2022年4月21日，大连地铁5号线青泥洼桥站——火车站站区间右线顺利贯通；5月5日，大连地铁5号线03标项目石葵路站1号风井二衬结构顶板以及a出入口上台阶两项工程提前十天完工；6月，大连地铁4号线一期项目五座车站建设全面展开；9月30日，大连地铁2号线二期北段正式开通运营；10月7日，大连地铁5号线虎滩新区站变电所成功受电，大连地铁5号线实现全线“电通”；12月1日，大连地铁5号线正式启动空载试运行。

2023年2月20日，大连地铁公布了大连地铁5号线站名；3月17日，大连地铁5号线正式开通运营；4月6日，大连地铁5号线劳动公园站开通运营。

2025年1月2日，大连地铁4号线一期银杏大道站至周家沟站盾构区间，左线进入最后冲刺阶段右线已顺利贯通；西北路站正在进行主体结构施工；梭鱼湾站换乘大厅等附属设施建设正有序推进。