Первое серьезное упоминание о Московском метрополитене и первые планы строительства Московской подземки появились в 1897 год. Они были увязаны с проектированием в 1890-х гг. окружной железной дороги. В 1897 году по примеру Берлина правление Общества Рязанско-Уральской ж. д. представило проект такой дороги с трехколейной диаметральной линией для перевозки пассажиров между тупиковыми вокзалами. Линию планировали проложить в тоннеле через центр города, между Трубной пл. и ул. Ильинкой. Аналогичный проект предложил инженер Е.Е. Нольтейн из общества Московско-Казанской ж. д. Альтернативный проект был представлен инженером А.И. Антоновичем, который предлагал вынести окружную дорогу как можно дальше, а для связи с городом использовать радиальные линии, по которым бы осуществлялась в том числе и перевозка пассажиров. Шесть радиальных линий сходились к центру Москвы в форме звезды и предназначались для перевозки рабочих, живших в пригородах и работавших в городе, и дачников.
Один из проектов московского метрополитена был предложен (в виде эскиза) в 1901 году. Данный проект, разработанный инженером путей сообщения А.И. Антоновичем, представило общество Рязано-Уральской железной дороги; он предусматривал строительство кольцевой наземной линии в пределах городской черты, подземного диаметра от Трубной площади до Ильинки и пяти радиальных линий, соединявших кольцевую линию с центром города[11][12]. Были проведены изыскания и окончательный проект дороги был составлен П.И. Рашевским, причем длина по сравнению с проектом Антоновича была сокращена с 57 до 41 версты. В результате по проекту Антоновича в 1902–1907 гг. была построена Московская окружная ж. д. без радиальных линий, а Городская дума 30 января 1908 г. выступила против проекта радиальных линий Антоновича и за сооружение городской железной дороги в пределах городской черты с диаметральными линиями, не употребив, впрочем, термина метрополитен.
Наибольшую известность получил проект, разработанный в 1902 году инженерами П.И. Балинским и Е.К. Кнорре. Он предусматривал сооружение «внеуличной железной дороги», соединявшей Замоскворечье с Тверской заставой. 7 (20) августа 1902 года проект был представлен городской думе, но та после бурных обсуждений отклонила его, вынеся резолюцию: «Господам Кнорре и Балинскому в их домогательствах отказать…». Гласные городской думы усомнились в достаточной проработанности проекта (к тому же сыграло свою роль и существовавшее на тот момент трамвайное лобби: трамвай доставлял казне существенную прибыль). Против метрополитена был настроен и ряд представителей Русской православной церкви. Так, Л. И. Ковалёв в пропагандистской книге «Метро. Сборник, посвященный пуску Московского метрополитена» без каких-либо ссылок на архивные документы сообщает, что о проекте Балинского некий «архиерей Сергий» написал московскому митрополиту следующее письмо: Возможно ли допустить сию греховную мечту? Не унизит ли себя человек, созданный по образу и подобию Божию, спустившись в преисподнюю? Но официальным аргументом для отказа от строительства стала экономическая нецелесообразность.