15 июня 1931 года на Пленуме ЦК ВКП(б) с докладом о строительстве метрополитена выступил первый секретарь Московского городского комитета Лазарь Каганович. Новый проект предполагал строительство линии, дублирующей самые загруженные в то время маршруты наземного транспорта: от Сокольников до Парка культуры с дополнительной веткой от Театральной площади до Смоленской. Этот план был одобрен, и в ноябре 1931 года началось строительство первого участка метро на Русаковской улице. Согласно постановлению Совета народных комиссаров от 25 мая 1932 года строительство метро было объявлено «первостепенной важности ударной стройкой» всесоюзного значения.

В ходе проектировки и строительства необходимо было решить множество технических проблем. Так, горячие споры вызвал вопрос о глубине подземных тоннелей: были предложения и об их создании неглубоко под землей, и на глубине 25–30 метров. Руководство страны выбрало проект метро глубокого заложения. Решали, как должны располагаться платформы на станциях: между путями или сбоку от путей, что выбрать — лифты или эскалаторы для подъема пассажиров на поверхность.

Первоначально открытие метрополитена планировалось к 17-й годовщине революции — на 7 ноября 1934 года. Однако это событие пришлось перенести из-за отсутствия эскалаторов. Дополнительное время понадобилось, чтобы на основе купленной в Англии «электрической лестницы» сделать подъемные устройства отечественной конструкции.