1984年，杭州市有关部门着手研究杭州市轨道交通规划，最初是为解决西湖周围的客流高峰问题而设想建设环湖轻轨。这是杭州市民地铁梦的开端。

1993年2月，完成《快速轨道交通线网规划方案》，确定杭州市轨道交通网是由东西线和南北线组成的“十”字线网布局。

1995年5月，完成《杭州市轨道交通一期工程预可行研究报告》，进一步论证杭州市轨道交通一期工程的线路是“十”字线中的东西线东段加上南北线南段的组合。首次提出部分线路（约6公里）走地下，诞生了真正意义上的“地铁”概念。

1995年，国务院发出《暂停审批快速轨道交通项目的通知》，杭州地铁项目停滞。

1998至2001年，杭州地铁线路根据城市布局进行调整，“十”字线网布局发展成为“C”字型布局，并完成了市区21公里的一期工程规划。

2001年3月，余杭和萧山两市划归杭州市，杭州市区范围再次扩大。为了配合新的城市形态和发展，2001年10月，杭州地铁规划再度调整，线网总长度约177公里，由5条线路组成，在杭州地下构筑一张互相连接、四通八达的交通网。

2001年11月，一期工程线路长度延长到21.1公里。

2002年3月，完成了《地铁一号线工程预可行性研究报告》上报国家计委，线路全长增至51公里。

2002年6月6日，经市委、市政府批准，杭州市地铁集团有限责任公司挂牌成立。