Особливе місце в архітектурі другої і третьої п'ятирічок займає Московський метрополітен, перша черга якого стала до ладу в 1935 р Ця подія сприймали тоді як всенародне свято. Спорудження метрополітену на власні очі свідчило про досягнення науки і техніки на шляхах індустріалізації країни. Перед архітекторами було поставлено завдання - вирішити підземні станції так, щоб у людини не було відчуття пригніченості. Вони були вирішені у вигляді своєрідних громадських приміщень, архітектурне середовище яких створювала відчуття свободи і оптимізму. Перша черга з'єднувала центр міста з Сокільники і Парком культури і відпочинку і мала відгалуження у бібліотеки Леніна на Смоленську площу.
Лінія мала всього 13 підземних станцій і 10 надземних павільйонів. Серед станцій мілкого закладення найбільш цікава за задумом і по здійсненню «Кропоткинская» (А. Душкін і Я. Ліхтенберг). Широка платформа станції розділена двома рядами своєрідних гранованих стовпів, плавно переходять в плоске перекриття. Стовпи на 2/3 висоти облицьовані мармуром, причому ця облицювання вгорі плавно відходить від тіла колони, утворюючи софіти, в яких розміщені джерела світла, яскраво висвітлюють білий верх залізобетонних колон і білу стелю. Класична простота і ясність просторової композиції, правдивість і тектоничность архітектурної форми справляють враження легкості і гармонійності.
З числа станцій з глибоким закладенням цікаво було вирішено станція «Червоні ворота» (нині «Лермонтовська»). І. Фомін розвивав в своєму проекті тему «Червоних воріт» - тріумфальної арки, тоді ще стояла в центрі площі і представляла собою унікальний витвір російського бароко. Тема арки і склепіння інтерпретована в інтер'єрі станції. Потужні за формою пілони підтримують сильно кессонірованний звід, значущість якого підкреслена пологими гладкими склепіннями проходів між пілонами на перони станції. У товщі пілонів утворені ніші, що завершуються півсферою. Ці ніші порівнянні людині і є початковою масштабної величиною в ряду послідовно розгорнутих архітектурних форм.
У 1938 р була введена в експлуатацію друга черга метрополітену, що з'єднала центр з Київським, Білоруським і Курським вокзалами, причому напрямок на Білоруський вокзал було продовжено до селища «Сокіл». Проміжна станція «Динамо» мала велике значення для швидкого розвантаження скупчень народу в дні спортивних змагань на стадіоні того ж назви. Серед станцій другої черги найбільш значними з архітектури є «Площа Маяковського» (А. Душкін), «Площа Свердлова» (І. Фомін), «Динамо» (Д. Чечулин), «Аеропорт» (Б. Віленський).
На другої черги метрополітену якісно змінилися конструкції і методи будівництва. Отримали застосування залізобетонні тюбінги замість чавунних, проходка тунелів здійснювалася механізованим щитом, були широко застосовані нові методи боротьби з підземними водами, зокрема шляхом заморожування грунту і т. Д. Будівництво метрополітену зіграло істотну роль в розвитку техніки облицювальних робіт, воно стимулювало розробку гранітних і мармурових кар'єрів, розшук нових родовищ. Крім того, архітектура метрополітену розвинула ідею синтетичних композицій з залученням в архітектуру образотворчих мистецтв - фрески, мозаїки, скульптури і т. Д. Першим, хто приділив цьому серйозну увагу, був Д. Чечулин, який залучив до участі в проектуванні і будівництві станції «Комсомольська площа »великого майстра того часу художника Е. Лансере. Це стало в архітектурі метрополітену традицією і дало згодом ряд чудових результатів.