北京地铁一期工程起初是因为战备目的修建的，因而首先为战备服务。1971年9月至1975年1月期间，地铁因战备曾3次停止试运营。1978年9月以后，北京地铁提出“安全、准确、高效、服务”的运营宗旨，由以战备为主转为以运营为主。
北京地铁一期线路试运营之初，实行内部售票。售票办法是凭单位介绍信(1972年12月改为免证件出售地铁票)在各车站购票，单程票价为一角。为了方便职工出行，1978年12月1日还首次发行了北京市电、汽车、地下铁道联合月票，票价10元，地上地下各分摊50%。
1984年9月20日，北京地铁二期工程建成通车运营，按“马蹄形”方式运营，往返于复兴门车站至建国门车站之间。1987年12月24日，北京地铁复兴门折返线建成通车以后，北京地铁一线、环线开始独立运行。由于地铁折返线的建成使用，解决了地铁运营上两线连接的问题，方便了乘客，提高了地铁客运的效率。北京地下铁道第一、第二期工程全部投入运营后增加运输能力1.5倍，即每天可以运送乘客80万~120万人次。1988年，北京地铁年客运量突破3亿人次，占当年全市公共交通年客运量的10%；日均开行列车为783列，是1971年的11倍；日均客运量为84.1万人次，是1971年的30倍。
北京地铁环线建成通车后，一线及环线两线地铁票分别定为2角。对连续乘坐一线及环线两条线的票价定3角。地铁与公共汽车的联合月票，每张定价仍为10元。1991年1月1日，北京地铁票价调整为5角，地铁与公汽联合月票调整为18元。从1994年4月起，联合月票实行限售，即不再增加新用户。1996年1月1日，北京地铁票价调整为2元，联合月票调整为40元。1999年12月10日，北京地铁票价调整为3元。2000年1月1日，联合月票调整为80元，并增添定价50元的地铁专用月票。
1992年12月12日，北京地铁西单车站正式对外售票运营。一线列车从苹果园站开到西单车站后折返运行。2000年6月28日，北京地铁“复八线”与原一线相连并贯通试运营。地铁1号线的运营区段由原来的苹果园直通四惠东站。地铁1号线完全建成通车后，成为一条横贯东西，穿越市中心的地下交通主干线，对缓解市中心区交通拥挤状况起到了重要作用。1993年，北京地铁年客运量为49110万人次，较1988年增长60%。
2002年9月28日，北京市第一条以地面线和高架线为主的快速轨道交通线路——北京13号线(西线)竣工通车试运营。2003年1月28日，地铁13号线全线通车试运营。13号线日均开行列车190列，全程统一定价，单程票价3元。对连续乘坐13号线及地铁1、2号线的票价定为5元。2003年北京地铁全年客运量4.72亿人次。
2003年12月27日，地铁八通线试运营。2004年8月9日，地铁八通线实施新编运行图。新编运行图在早高峰时的最小行车间隔由原7.5分缩短到6分钟；每天增加开行列数14列，上下行末班车时间延长5分钟。
随着城市经济体制改革和经济建设速度的加快，地铁运量大、速度快、时间准确、安全可靠的优越性得到了充分显示，成为城市现代化交通的骨干运输力量。1988年，北京地铁客运量增长到了3.07亿人次，占全市公共交通总客运量的10%。20世纪90年代以后，急剧增长的客流量凸现了地铁运输能力的不足，1994年客运量达到了5.4亿人次，与1971年相比年平均增长率为20%。2004年，北京地铁全年客运量突破6亿人次达到6.07亿人次，比2003年增长28.37%。
三、管理机构
北京地铁工程的管理机构经历了多次变动。
1956年，北京市成立地下铁道筹建组，并派人到前苏联考察学习，1958年10月交由铁道部负责，同年11月国务院同意铁道部成立北京地下铁道工程局。1961年3月，铁道部将直属第一、第二建筑工程处划归北京地下铁道工程局领导。1961年11月，北京地下铁道工程局被铁道部撤销。
1965年在北京地下铁道一期工程(地铁1号线)举行开工典礼前，铁道部又成立了北京地下铁道工程局。1970年2月6日，国务院总理周恩来批示：地下铁道改归铁道兵管，并成立一个领导小组。1970年2月27日，周恩来总理批示：对地铁局进行“工改兵”，组建为铁道兵15师。根据总理批示，1970年3月，铁道部撤销北京地下铁道工程局，移交铁道兵统一领导，并组建了铁道兵地铁指挥部。
1970年4月15日，中国人民解放军铁道兵北京地下铁道运营管理处成立，由12师领导，设三大组(办事组、生产组、后勤组)，办公室地址在复兴门外南礼士路真武庙二条。
1971年3月，北京地铁运营管理处机关迁址于前门反帝路37号办公，1976年12月，又迁移到五棵松复兴路77号，1979年4月，迁移到东城区苏州胡同甲61号。
1975年11月，国务院、中央军委对地铁的管理机构进行调整，将铁道兵地下铁道运营管理处和铁道兵北京地铁大修厂筹建处划归北京市交通局管理。1976年2月，铁道兵负担北京地下铁道施工的12师、15师改为基建工程兵，并于月底移交北京市领导。1976年3月，成立北京市地下铁道运营管理处，隶属北京市交通局，将原机务营改为古城车辆段。运营生产按已编制的计划来进行组织指挥和协调落实，以国家指令性计划组织运营生产。1978年12月15日，成立客运段、电务段。1981年4月20日，成立北京市地下铁道公司，隶属北京市公共交通总公司。
1984年5月4日，中共北京市委、市政府决定对地铁管理机构进行重大调整，将北京市地下铁道公司从北京市公共交通总公司中划分出来，升格为局级公司，名称仍为北京市地下铁道公司，归口北京市市政管理委员会。地铁公司对管理机构作了较大调整，实行经理负责制和以总工程师、总经济师为首的经济技术管理工作责任制，运营生产全面纳入了计划管理，企业内部实行了扩权，单位内部实行单独核算。1989年7月，北京市地下铁道公司更名为北京市地下铁道总公司。1989年11月，北京市地下铁道总公司机关办公地址迁至西城区北河沿二号。
为了加速北京地铁建设工作的领导，1988年5月28日，北京市政府决定成立北京市地铁建设指挥部，由北京市副市长张百发兼任总指挥。1989年10月9日，成立了北京市地下铁道建设公司，隶属地铁总公司领导，负责北京地铁建设的各项工作。
2001年7月26日，北京市决定对北京市地下铁道总公司进行公司制改造，组建了北京地铁集团有限责任公司(简称“地铁集团公司”)。改制后的北京地铁集团有限责任公司为国有独资公司，市政府为地铁集团公司的出资者，以原市地铁总公司及其所属企业所的国有资产，作为对地铁集团公司的出资。地铁集团公司以独立的法人财产，承担地铁建设的融资还贷责任，实现北京市地铁建设的总体目标。地铁集团公司以投资的形式设立北京地铁建设管理有限责任公司(简称地铁建设公司)和北京地铁运营有限责任公司(简称地铁运营公司)。
地铁建设公司和地铁运营公司均具有独立的法人资格。2003年11月，北京市对北京地铁体制进行了变更，成立了北京市基础设施投资有限公司、北京市地铁运营有限公司、北京市轨道交通建设管理有限公司。