ハンブルクは19世紀末、急増する人口のため、新たな大量輸送機関の建設が必要とされた。当初はヴッパタールのようなモノレールも検討されたが、ベルリンにならい鉄道とすることとなった。地下鉄を運営するハンブルク高架鉄道（Hamburger HochbahnAG: HHA）は1911年に設立された、ハンブルク市が全株式を所有する株式会社で、地下鉄のほかバス路線も運営している。
ハンブルク市とその周辺地域では、HHAの呼びかけにより、1965年にHVV（ハンブルク運輸連合）が結成され、1967年から域内の交通機関の共通運賃制度が実施されている。統一された料金体系と乗車券種、統制された運行ダイヤの導入で利便性を高めた試みは、その後世界に広がった共通運賃制度の先駆的な例となった。
最初の開業は、1912年３月、環状線（現在のU3号線）のBarmbek ～ Rathaus 間であり、同年6 月には、完全な17.5km（うち地下区間7km）の環状線として完成した。ハンブルクの地形は起伏に富んでおり、市街地は高架で、河川や道路の横断は橋梁で、丘陵部はトンネルで建設され、地形の制約から勾配や曲線が厳しく、車両も東京メトロ銀座線の車両よりもやや小型である。名称もハンブルク高架鉄道会社（HHA）とした。これらの路線の名称が高架鉄道から地下鉄に変更されたのは、1947年以降である。
現在の路線網となる主要路線が建設されたのは1960年代から70年代にかけてのことであり、この間1973年には、環状線がU2号線とU3号線に分割された。U4号線は港湾地区再開発のため計画され、2007年に着工、2013年８月、Billstedt からHafen CityUniversität まで開業した。
また、ハンブルク市には、Sバーンと呼ばれる都心と近郊とを結ぶ数本の路線があり、都心部では地下鉄と共に稠密なネットワークを形成している。