Voor gedetailleerde openingsdata, zie de artikelen over de afzonderlijke lijnen

De eerste serieuze plannen voor ondergronds stedelijk vervoer in Kiev werden in september 1916 voorgesteld aan het stadsbestuur door voorzitter van de Russisch-Amerikaanse handelskamer. Hij achtte een metronet een noodzakelijke voorwaarde voor de verdere groei van de stad, daar de afstand tussen het commerciële centrum en de stadsdelen waar het grootste deel van de bevolking woonde groot was en de trams de reizigersstroom niet meer konden verwerken. Het voorstel behelsde het ondergronds brengen van bestaande tramlijnen, te beginnen bij de belangrijkste straten van de stad. Het stadsbestuur reageerde in december 1916 positief, maar eiste wel dat de ondernemers zelf voor het benodigde kapitaal zouden zorgen. Men begon fondsen te werven in de Verenigde Staten, maar de Russische Revolutie van 1917 zette een streep door de plannen. Tijdens het korte bestaan van de Oekraïense Volksrepubliek (1918-1921) werd er opnieuw over de metro gesproken, maar toen gooide een burgeroorlog wederom roet in het eten.

Pas twee decennia later kreeg een ondergrondse in de stad weer reële kansen. In 1936, twee jaar nadat Kiev ten koste van Charkov tot hoofdstad van de Oekraïense SSR was uitgeroepen, keurde het stadsbestuur een plan van het Moskouse Vervoersinstituut goed. In 1938 begonnen de voorbereidende werkzaamheden, maar door het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog duurde het tot 1949 voordat met de daadwerkelijke aanleg gestart kon worden. Daartoe werd in dat jaar het projectbureau Kievmetroprojekt opgericht. Elf jaar later, op 6 november 1960, werd het eerste deel van de eerste metrolijn in gebruik genomen. Het ruim vijf kilometer lange en vijf stations tellende traject verbond Vokzalna (Centraal Station) met Dnipro aan de oever van de Dnjepr. Deze van oost naar west lopende lijn wordt nu aangeduid met de naam Svjatosjynsko-Brovarska. Al snel werd de eerste lijn in beide richtingen uitgebreid; naar het westen in 1962 en in het oosten over een brug naar de linkeroever van de Dnjepr in 1965. In 1971 werd de lijn doorgetrokken naar de westelijke woonwijk Svjatosjyn en in 1979 werd het oostelijke eindpunt Lisova bereikt. De laatste verlenging van de Svjatosjynsko-Brovarska-lijn, van Svjatosjyn naar Akademmistetsjko ("Academiestadje"), kwam in gebruik op 24 mei 2003.

De tweede lijn van het net, de van noord naar zuid lopende Obolonsko-Teremkivska-lijn, werd op 17 december 1976 geopend. Het eerste traject was ruim drie kilometer lang, telde drie stations en verbond Plosjtsja Zjovtnevoji Revoljoetsiji (Plein van de Oktoberrevolutie, nu Majdan Nezalezjnosti) met Kontraktova plosjtsja. Het eerstgenoemde station werd ingericht als overstapstation voor de Svjatosjynsko-Brovarska-lijn. Op 5 november 1980 werd de lijn in het noorden doorgetrokken naar Obolon, gelegen in een van de dichtstbevolkte stadsdelen van Kiev. Twee jaar later kwam het tracé Obolon - Herojiv Dnipra gereed en in 2011 werd het zuidelijke eindpunt Vystavkovy tsentr bereikt.

Op 31 december 1989 werd het centrale deel van de Syretsko-Petsjerska-lijn in gebruik genomen. Het drie stations tellende traject van Zoloti vorota ("Gouden Poort") naar Metsjnikova (nu Klovska) bood overstapmogelijkheid op de twee andere metrolijnen. Tussen 1991 en 1994 werd de lijn in zuidoostelijke richting verlengd naar de linkeroever van de Dnjepr. In het noordwesten werd de lijn uitgebreid vanaf 1996; het huidige noordwestelijke eindpunt Syrets kwam in gebruik op 14 oktober 2004. Zijn huidige vorm bereikte de Syretsko-Petsjerska-lijn op 23 augustus 2008 met de opening van het traject Boryspilska - Tsjervony Choetir.