Podzemna željeznica je sustav vlakova koji se nalazi u potpunosti pod zemljom. Prva je bila londonska podzemna željeznica koja je otvorena 1863. godine, a mnogi su gradovi slijedili taj primjer kada su shvatili koliko bi takav sustav vlakova mogao biti koristan. Budući da su podzemne željeznice na drugom stupnju od općeg prometa, mogu raditi potpuno autonomno, bez prometa i drugih problema na površinskim ulicama. Koriste namjenske tračnice, tako da također mogu voziti brzo i često, što ih čini vrijednim dodatkom mreži javnog prijevoza.
U pravilu, podzemna željeznica radi na struju, koja se često pruža preko takozvane “treće tračnice”. Vlakovi voze po dva tradicionalna kolosijeka, baš kao što to rade i nadzemni vlakovi, a pogone se preko lopatica pričvršćenih na treću tračnicu. Ova tračnica predstavlja veliku opasnost za ljude koji su dovoljno glupi da skoče na tračnice, jer nosi vrlo visok napon i nije izložena bez izolacije. Zbog zabrinutosti oko treće tračnice, tračnice su obično potopljene ispod razine kolodvora kako bi se spriječilo skakanje, a putnike se podsjeća da se podalje od ruba perona osim ako se ne ukrcaju.
U nekim slučajevima, sustav podzemne željeznice može integrirati nadzemne ili povišene tračnice uz podzemni sustav. U pravilu, podzemna željeznica ostaje pod zemljom u centru grada, dok se uzvišene tračnice granaju u manje prometna područja. Te se pruge također mogu povezati s drugim sustavima javnog prijevoza, kao što je prigradska željeznica koja dovodi ljude iz predgrađa ili sustav gradskog autobusa.
Kao i drugi oblici javnog prijevoza, većina podzemnih željeznica uvelike je subvencionirana od strane regija u kojima prometuju. Ove subvencije održavaju relativno jeftine karte, potičući putnike da biraju vlak umjesto osobnih vozila. Kada je dobro vođen i povezan s drugim javnim prijevozom, može igrati značajnu ulogu u smanjenju općeg prometa, čineći grad ugodnijim za život, rad i igru.
U mnogim gradovima podzemna željeznica uključuje višestruke sustave kolosijeka koji se prostiru ispod grada za široku pokrivenost. Česte postaje duž pruga osiguravaju da će ljudi brzo stići do svojih odredišta. Ljudima se često naplaćuje duljina putovanja, iako u nekim područjima putnici koriste tranzitne propusnice taj račun po putovanju ili prema količini vremena provedenog u sustavu podzemne željeznice. Željeznička tvrtka obično se trudi učiniti sustav lakim za navigaciju i gostoljubivim za posjetitelje, kako ne bi stvarali gužve u prometu tijekom boravka u gradu.