Après une industrialisation intensive dans les années 1940 la population de Tbilissi augmenta fortement. Le réseau de transports de la ville devait être reconstruit. Le service des transports en commun de la ville travailla sur le plan d'un métro sur le modèle de ce qui s'était fait à Kiev.
Les travaux commencèrent en 1952. Ils progressèrent lentement car le relief montagneux rendait difficile le creusement des tunnels. En janvier 1966 le quatrième métro de l'Union Soviétique après ceux de Moscou, Saint-Petersbourg et Kiev était inauguré. La première ligne de métro faisait 6,3 km de long et allait de Didube à Rustaweli et comportait 6 stations. Les stations Didube et Elektrodepo se trouvaient en surface. Deux ans plus tard, en 1967, la ligne était prolongée vers le sud jusqu'à la station 300 Aragweli ; le nouveau tronçon comprenait 3 stations. Après un prolongement en 1971, 1985 et 1989 la ligne comptait 19,6 km et 16 stations. La ligne Didube-Samgore" va aujourd'hui de la station Teatr Achmeteli jusqu'à la station Warketeli.
Une deuxième ligne de 5,8 km de long a pu être achevée en 1979 après des travaux prolongés. Cette ligne va de Wagslis Moedani à Delisi. Il y a une correspondance avec l'autre ligne à la station Wagslis Moedani près de la gare principale de Tbilissi. La ligne porte le nom de Saburtalinskaja ou également Ligne de Saburtalo.
| Ancien nom | Nouveau nom |
| Komkawschiri | Samedizino Instituti |
| Delisi | Viktor Gotsiridse |
| Gldani | Achmetelis teatri |
| TEVZ | Guramischwili |
| Oktomberi | Nadsaladewi |
| Leninis Moedani | Tawisuplebis Moedani |
| 26 Komisari | Awlabari |
Après la chute de l'Union Soviétique la Géorgie déclara son indépendance. Plusieurs stations furent rebaptisées en 1992. La ligne Didube-Samgorskaja fut elle-même rebaptisée Gldani-Warketili. L'indépendance apporta également de graves soucis financiers et aujourd'hui encore l'alimentation électrique du métro n'est pas toujours assurée.
Une extension du réseau n'est pas envisageable dans ces conditions. Le métro est le lieu d'une criminalité importante (vols de sacs) et les accidents sont nombreux. Il y a eu également un attentat à la grenade en 2000 et une attaque aux gaz lacrymogènes en 2004. Malgré tout depuis la révolution rose la criminalité a fortement diminuée.
En 2000 un prolongement sur la ligne Saburtalo entre les stations Viktor Goziridse et Wascha-Pschawela, de 1 km de long, a pu être inauguré.