თბილისის მეტრო ექსპლუატაციაში 1966 წლის 11 იანვარს შევიდა. ის მეტროს მეოთხე სისტემა იყო ყოფილ საბჭოთა კავშირში (მოსკოვის, სანტ-პეტერბურგისა და კიევის შემდეგ).
როდესაც მეტრო გაიყვანეს ორ გადასარბენზე, კერძოდ ავლაბარი-თავისუფლება და რუსთაველი-მარჯანიშვილის დამაკავშირებელი, სადგურის გათხრა მტკვრის ქვემოთ მოუწიათ, მაგრამ ბეტონისა და რკინის კონსტრუქციით ისეა აშენებული, რომ საშიშროებას არ წარმოადგენს, სხვათაშორის მაგ გადასასვლელებზე წყლის ჩამოსვლის შემთხვევა არ ყოფილა. პირიქით, საბურთალოს ხაზზე, სადაც გვირაბი ღრმად არ არის გათხრილი, იქ უფრო ჩამოსულა წყალი წვიმის დროს, ვიდრე ამ გადასარბენებში.
თბილისის მეტრო სამ ადგილას მტკვრის ქვეშ გადის. კერძოდ, მარჯანიშვილი-რუსთაველი, თავისუფლების მოედანი-ავლაბარი, ვაგზლის მოედანი-წერეთელი. საბჭოთა პერიოდში მთელ ამ მონაკვეთზე მტკვრის ფსკერი რკინაბეტონის ორმეტრიანი ფილით გადახურეს.
ვაგზლის სადგურსა და წერეთელს შორის გადასარბენ გვირაბებში, რომელიც მტკვრის ქვეშ გადის, მტკვრის ნაწილობრივი, ეტაპობრივი გადაკეტვით განხორციელდა მშენებლობა და მტკვრის საძირკველი ჩაბეტონებულია.
მეტროსადგური რომ გადის მტკვრის ქვეშ, ეს არ ნიშნავს, რომ იმ ადგილებში განსაკუთრებული წყლის მოდენაა. წყლის მოდენა უფრო მეტია, სადაც გადაკვეთს თავისუფლების მოედნიდან ავლაბრისკენ მიმავალი გვირაბი, მაგრამ ეს ყველაფერი იტუმბება.
ამჟამად, 22 მოქმედი სადგურია, ხოლო ლიანდაგების საექსპლუატაციო სიგრძე 26 კმ-ია. I ხაზზე (“ახმეტელის თეატრი”-“ვარკეთილი”) მატარებელს მთლიანი მარშრუტის გასავლელად 60 წუთი სჭირდება (30 წუთი ერთი მიმართულებით), ხოლო საბურთალოს ხაზზე – 30 წუთი (15 წუთი ერთი მიმართულებით). I ხაზის სიგრძე 40 კმ-ია, საბურთალოს ხაზის სიგრძე კი – 13,6 კმ. საშუალოდ, დღეში პირველ ხაზზე მომუშავე მატარებლები 400 კმ-ს გადიან, საბურთალოს ხაზზე კი – 311 კმ-ს. თბილისის მეტროს სადგურებში არსებული ყველა ესკალატორის საერთო სიგრძე 10 კმ-ია. თბილისის მეტროს გვირაბების საერთო სიგრძე (დამხმარე გვირაბებისა და ჩიხების ჩათვლით) 53,7 კმ-ია.
ყველაზე ძველი ესკალატორი არის მეტრო „მარჯანიშვილის“ ესკალატორი, რომელიც 1958 წელს დამონტაჟდა.
“მარჯანიშვილის სადგურის” ადგილას თავდაპირველად თავშესაფარი ყოფილა, 3-მეტრიანი სისქის რკინა-ბეტონის გადახურვით. მის ქვეშ მოქცეული თავშესაფარი აღჭურვილი იყო ყველა საჭირო პუნქტით. ამ თავშესაფრის დაშლით გაყვანილ იქნა “მარჯანიშვილის” დახრილი გვირაბი. ყველაზე რთული ობიექტი მეტროს მშენებლობაში “თავისუფლების” იყო. საესკალატორო დახრილი გვირაბის მშენებლობის დროს აღმოჩნდა, რომ ეს გვირაბი მცურავ ქანებში გადიოდა, რომელთა „დაჭერაც“ ჩვეულებრივი გაყვანის მეთოდებით შეუძლებელი იყო. აქ გამოიყენეს ე.წ. გაყინვის მეთოდი. მცურავი ქანების ფენა გაიბურღა და ჩაშვებული მილებიდან გამყინავი აპარატებით გაიყინა გრუნტი.
ყველაზე ღრმა “რუსთაველის სადგურია”, – 100 მეტრის სიღრმეზე მდებარეობს. გვირაბებიდან ყოველდღიურად 25 000 ტონა წყლის ამოტუმბვა ხდება.
გვირაბებში საკმაოდ დაბალი ტემპერატურაა.
თბილისის მეტროს, მგზავრთა გადაყვანის გარდა, კიდევ რამდენიმე ფუნქცია აქვს. მათ შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია მეტროს სადგურების თავშესაფრად გამოყენებაა საჰაერო იერიშის დროს. ამ მიზნით ჯერ კიდევ კომუნისტების დროს მეტროს ღრმად განლაგებული სადგურები აღიჭურვა სპეციალური ინფრასტრუქტურით, რომელიც განკუთვნილი იყო გარკვეული რაოდენობის მოქალაქეებისთვის.
სავენტილაციო შახტა მიწის ზედაპირზე ამოდის. მას ავარიული ამოსასვლელის ფუნქციაც აქვს. ის უერთდება გადასარბენ გვირაბებს. შახტიდან წამოსული ჰაერის ნაკადი გიგანტური ვენტილატორისა და ვერტიკალურად „ჩალაგებული“ კედლების საშუალებით ნაწილდება. სავენტილაციო შახტების შესასვლელებთანაც არის ჰერმეტული კარი, რომელიც საჭიროებისამებრ დაიკეტება და მოახდენს გარკვეული მონაკვეთების იზოლირებას.
