В первоначальные планы Московского метрополитена Кольцевая линия не входила. По другим сведениям, уже в конструкцию станции «Смоленская», пущенной в 1935 году, была заложена «пересадка на будущую станцию Кольцевой линии: тогда Кольцо трассировалось целиком вдоль Садового кольца». Вместо неё планировалось строительство «диаметральных» линий с пересадками в центре города. Однако после открытия второй очереди метрополитена в 1938 году выяснилось, что нагрузка на пересадочные узлы в таком случае была бы слишком большой. После Великой Отечественной войны было решено разгрузить их при помощи Кольцевой линии.

Помимо пассажиропотоков от радиальных веток, Кольцевая линия соединила семь из девяти вокзалов столицы. Москва являлась и по сей день является центром пассажирских перевозок дальнего следования, между многими городами нет прямых поездов, и пересадка чаще всего производится в Москве. Именно такие транзитные пассажиры, которые едут лишь с одного вокзала на другой, до сих пор составляют немалую долю пассажиров Кольцевой линии.

Первая очередь, открывшаяся в 1950-м году, прошла от Крымской площади до Курского вокзала вдоль южного полукружья Садового кольца со станциями на всех главных площадях: «Калужская» (ныне «Октябрьская»), «Серпуховская» (ныне «Добрынинская»), «Павелецкая», «Таганская».

Второй участок кольца, открывшийся в 1952 году, проходил за пределами Садового кольца, присоединив к системе метрополитена крупнейшие транспортные узлы: станция «Комсомольская» (Казанский, Ленинградский и Ярославский вокзалы), «Проспект Мира», улица Новослободская и Белорусский вокзал. При этом не были снабжены связью с метрополитеном Рижский вокзал и Савёловский вокзал.

Последняя очередь в 1954-м замкнула кольцо, пройдя через Красную Пресню (там же было построено депо для линии) и Киевский вокзал.

Кольцевая линия оказалась ключевой в дальнейшем развитии Московского метрополитена. Часто радиальные линии строились «от кольца», лишь впоследствии соединяясь центральным участком. В настоящее время каждая из двенадцати станций на Кольцевой линии пересадочная (в 1954, при замыкании кольца, пересадочных было только шесть; последняя остававшаяся на линии станция без пересадки — «Новослободская» — получила переход на станцию «Менделеевская» в 1988 году).