La seva aplicació es limita essencialment a grans ciutats o conurbacions de més d’un milió d’habitants, on l’alta capacitat de transport justifica les despeses de la instal·lació. El seu recorregut és generalment subterrani, o elevat en viaducte, per tal de no interferir en el trànsit urbà. Les estacions són situades a poca distància les unes de les altres (uns 600 m) i hom estableix una xarxa de línies enllaçades per estacions de correspondència. Les estacions subterrànies solen disposar d’ascensors i d’escales mecàniques. Les andanes són al mateix nivell dels vehicles, per tal de facilitar l’embarcament. Els trens són automotors, amb tracció elèctrica, i és usual la presa de corrent per tercer carril més que per catenària. Els trens circulen fent la llançadora d’un cap a l’altre de la línia, molt propers els uns als altres, amb una freqüència molt elevada, i a unes velocitats màximes que oscil·len entre els 60 i els 80 km/h. Per això, més que el blocatge tradicional, cal una senyalització centralitzada, i hom tendeix al comandament totalment automàtic. Per tal d’eliminar sorolls i vibracions s’empren carrils soldats, col·locats sobre bases de goma, rodes amb pneumàtics, engranatges silenciosos i suspensió pneumàtica i, alhora, s’insonoritzen els túnels i les estacions amb revestiments adequats. Darrerament s’estan generalitzant els sistemes de conducció automàtics mitjançant cèl·lules fotoelèctriques combinades amb la senyalització, sense personal (només un agent per a maniobrar les portes i per a conduir manualment en cas de pana del sistema automàtic). La major part dels metropolitans empren l’ample de via internacional (1 435 mm), excepte als països de la CEI, on s’empra l’ample de 1.524 mm. Alguns metropolitans porten rodes amb pneumàtics i corren sobre pistes de ciment, guiats lateralment per unes altres rodes d’eix vertical. A més d’eliminar els sorolls, s’aconsegueix més adherència, amb la consegüent millora de les operacions d’acceleració i de frenada. Aquest sistema s’utilitza al metropolità de París des del 1957 i, més modernament, a Mont-real, Mèxic, Sapporo i Haifa. La temperatura dels túnels es regula amb ventiladors reversibles, extractors a l’estiu i impulsors a l’hivern, que, situats a mig túnel, fan entrar per les estacions aire fresc a l’estiu i en fan sortir de calent a l’hivern. La calor prové de la tracció, de la frenada, de l’enllumenat i dels mateixos passatgers. El primer metropolità fou el de Londres, construït el 1863. Inicialment amb tracció de vapor, el 1890 es convertí en el primer metropolità electrificat. El metropolità de Londres té la xarxa més extensa d’Europa (388 km), només superada pel de Nova York (396 km). El de París, inaugurat el 1900, té 180 km. El metropolità de Budapest (10 km), construït el 1896, fou el primer de l’Europa continental. El primer metropolità de l’Estat espanyol fou inaugurat, a Madrid, el 1919. El metropolità de Moscou (146 km), inaugurat el 1935, és notable per la sumptuosa ornamentació de les estacions. Filadèlfia (74 km), Chicago (145 km) i Nova York foren cèlebres per llurs ferrocarrils elevats. El de Nova York fou construït el 1870. Des del 1904 té també línies subterrànies, algunes de les quals tenen quatre vies, recorregudes per trens ordinaris i per trens expressos, amb servei ininterromput durant vint-i-quatre hores. El més modern és el de San Francisco, de disseny aerodinàmic, amb aire condicionat i control totalment automàtic (sense personal, només amb un agent per a casos d’emergència). Per motius d’estabilitat té un ample de via de 1.676 mm, superior a l’internacional.
El 1924 hom inaugurà a Barcelona la primera línia del Gran Metropolità de Barcelona SA, Lesseps-Catalunya, ampliada el 1934 fins a Correus i el Liceu, d’un ample internacional (1.435 mm) i amb alimentació per mitjà de catenària de corrent continu a 1.200 V. L’any 1926 fou inaugurada la línia dita Transversal, del Ferrocarril Metropolità de Barcelona SA, amb un ample de 1.674 mm i alimentació per mitjà de tercer carril de corrent continu a 1.500 V. El Ferrocarril de Sarrià a Barcelona SA, que des del 1979 forma part dels Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya explota dues línies, que d’ençà del 1905 tenen el caràcter de metropolità, amb un total de 7,6 km. El 1986 es constituí Ferrocarrils de la Generalitat Valenciana, resultat de la transferència al govern valencià dels serveis de l’empresa Ferrocarriles Españoles de Vía Estrecha (FEVE) al País Valencià. En servei a partir de l’1 de gener de 1987, comprèn les empreses Metrovalencia (6 línies en 146 km i 133 estacions el 2016) i TRAM Metropolità d’Alacant (6 línies en 128 km i 71 estacions), que gestionen la xarxa de metro i tramvia que donen servei a la ciutat de València i d’Alacant i a les respectives àrees metropolitanes i zones d’influència.