Theo quy hoạch phát triển giao thông vận tải của thủ đô Hà Nội đến năm 2020 và Quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 đã được Thủ tướng chính phủ phê duyệt, Hà Nội sẽ có 8 tuyến đường sắt đô thị, trong đó, Dự án đường sắt đô thị Hà Nội, tuyến Cát Linh – Hà Đông có một vị trí quan trọng. Đây là tuyến đường sắt đô thị nối trung tâm thành phố Hà Nội với Quận Hà Đông là trục huyết mạch phía Tây, trục giao thông có mật độ đông đúc nhất thành phố.
Dự án đường sắt đô thị Cát Linh – Hà Đông đi qua địa bàn các quận Đống Đa, Thanh Xuân, Từ Liêm và Hà Đông của thành phố Hà Nội được Bộ Giao thông vận tải giao Ban Quản lý Dự án Đường sắt làm đại diện chủ đầu tư tại Quyết định số 3136/QĐ-BGTVT ngày 15/10/2008 của Bộ GTVT. Tổng mức đầu tư của dự án là 8.769, 965 tỉ VNĐ (tương đương 552,86 triệu USD), trong đó, vốn vay tín dụng ưu đãi của Chính phủ Trung Quốc là 1,2 tỷ Nhân dân tệ (tương đương 169 triệu USD); vốn vay ưu đãi bên mua là 250 triệu USD và vốn đối ứng của Chính phủ Việt Nam là 2.123 tỷ.
Dự án có tổng chiều dài là 13,08 km, toàn tuyến đi trên cao và chủ yếu chạy trên dải phân cách giữa hai làn đường bộ thuộc trục đường Hào Nam và đường Nguyễn Trãi; điểm khởi đầu là ga Cát Linh (Q. Đống Đa), điểm kết thúc tại ga Yên Nghĩa (Q. Hà Đông) gồm 12 ga đón tiễn khách (Cát Linh – La Thành – Thái Hà – Láng - Đại học Quốc gia – Vành đai III – Thanh Xuân III - Bến xe Hà Đông – Hà Đông – La Khê – Văn Khê - Bến xe Hà Đông mới) và khu Depo tại Phường Phú Lương (Q. Hà Đông). Với các đặc tính của hệ thống là: kiểm soát tàu tự động cùng với điều khiển của lái tàu; có hệ thống thông tin tín hiệu trên tàu và tại các nhà ga; tốc độ tối đa 80km/h; tổng cộng 13 đoàn tàu với 04 toa/tàu; giãn cách đoàn tàu từ 4 – 6 phút; cổng thu soát vé tự động, công nghệ thẻ không tiếp xúc; ray thứ ba, 750VDC.
Các nhà thầu tham gia dự án gồm: Đơn vị tổng thầu EPC là Công ty Hữu hạn tập đoàn Cục 6 Đường sắt Trung Quốc; Nhà thầu Tư vấn giám sát thi công và lắp đặt thiết bị là Công ty TNHH giám sát xây dựng Viện nghiên cứu thiết kế công trình đường sắt Bắc Kinh; Nhà thầu Tư vấn thẩm tra thiết kế kỹ thuật và dự toán công trình là Tổng công ty Tư vấn thiết kế GTVT (TEDI). Các nhà thầu phụ thi công đã lựa chọn là: Liên danh Công ty TNHH xây lắp Thành Long - Công ty CP xây dựng công trình 1 thi công đoạn Hào Nam; Công ty CP thiết bị xây dựng công trình (CIENCO 1) thi công hồ Đống Đa và đường Hoàng Cầu; Công ty Quản lý đường sắt Hà Thái (ĐSVN) thi công đường công vụ vào khu Depot; Công ty LICOGI 12, dự kiến thi công các trụ cầu trên đường Quang Trung-Hà Động; Công ty cầu 14 (CIENCO 1), dự kiến thi công cầu sông Nhuệ và nút giao Vành đai III. Tổng công ty Xây dựng Thành An – Bộ Quốc Phòng thi công xử lý nền đất yếu khu Depot.
Dự án xây dựng Depo và toàn tuyến đường sắt đô thị Hà Nội, tuyến Cát Linh – Hà Đông hiện đã hoàn thành thi công 11 trụ cầu trên hồ Đống Đa và đường Hoàng Cầu; bắt đầu triển khai thi công các trụ cầu trên đường Hào Nam; hoàn thành thi công đường công vụ vào khu Depo; đang triển khai thi công các trụ cầu trên đoạn La Khê – Ba La và xử lý nền đất yếu khu vực Depo trong tháng 10/2011; Tổng thầu EPC đang hoàn thiện TKKT cầu vượt sông Nhuệ và cầu vượt nút giao vành đai 3 để triển khai thi công trong quý IV/2011. Dự kiến Dự án chính thức đưa vào khai thác, sử dụng vào năm 2015.
Với những đặc tính ưu việt, đường sắt đô thị có năng lực vận tải khối lượng lớn, an toàn, tiết kiệm năng lượng, diện tích chiếm đất thấp và thân thiện với môi trường được lựa chọn với vai trò là phương thức vận tải công cộng chủ đạo ở các đô thị lớn trên thế giới. Dự án đường sắt đô thị Cát Linh – Hà Đông sau khi hoàn thành sẽ đóng vai trò nòng cốt cho giao thông công cộng, cùng với mạng lưới xe buýt nhanh sẽ giải quyết cơ bản vấn đề tắc nghẽn giao thông tại Thủ đô Hà Nội và phấn đấu đạt mục tiêu giao thông công cộng đáp ứng được 35 – 45% nhu cầu đi lại của nhân dân Thủ đô.