2002年，江苏省发改委与德国斯图加特大学合作开展“徐州综合住居和交通规划”研究，着手编制轨道交通线网规划。
2006年12月，南京交规院完成《徐州市主城区轨道线网规划(中间报告)》，并由市规划局组织专家进行了论证。
2007年，6月19日，省建设厅组织专家对《徐州市主城区轨道线网规划》进行论证。
2009年6月，市规划局委托中铁四院进行《徐州市城市快速轨道交通建设规划（2012-2020）》以及相关专题的编制工作。
2010年1月20日，徐州轨道交通1号线预留通道工程主体施工完成。11月，该市委托南京交规院根据新的城市总体规划对《徐州市主城区轨道线网规划》进行编修。
2011年3月26日，市政府批准经省住建厅评审通过的《线网规划》。10月17日，市发改委向省发改委上报《关于转报徐州市城市快速轨道交通建设规划（2012-2018）的请示》。11月28日，省发改委向国家发改委上报《江苏省发展改革委关于上报徐州市城市快速轨道交通建设规划（2012-2018）的请示》。
2012年3月8日，国家环保部环境影响评价司在该市主持召开《徐州市城市轨道交通建设及线网规划环境影响报告》审查会，6月22日出具审查意见并予以通过。4月15-16日，受国家发改委委托，中咨公司在该市召开《徐州市城市快速轨道交通建设规划（2012-2018）》评估会,9月10日出具评审报告并送达国家发改委。7月30日，徐州市城市轨道交通有限责任公司正式注册成立，首期注册资本5亿元。经营范围为：轨道交通项目策划；轨道交通建设；轨道交通设备销售、租赁；轨道交通站场物业管理；轨道交通沿线广告资源开发。12月11日，市发改委下达《徐州市城市快速轨道交通1号线一期工程地下市政工程项目建议书的批复》（徐发改行政许可服务审字〔2012〕168号）。
2013年1月16日，《徐州市城市快速轨道交通1号线一期工程地下市政工程工可性研究报告》评审会由市发改委主持召开，会议对地下市政工程工可报告进行了审查。公司董事长李修明、总经理李晓东、副总经理张昌伟、总工程师韩冶、总经理助理杨利强参加会议。1月25日，《徐州市城市快速轨道交通1号线一期工程地下市政工程详勘报告》通过专家审查。
2013年2月22日，经国务院批准，该市轨道交通建设规划由国家发改委正式批复（发改基础〔2013〕342号），标志着国家已经同意该市实施轨道交通项目。
2013年8月13日，徐州市轨道交通1号线一期工程可行性研究报告获省发改委批准。工程线路西起徐萧公路附近的杏山子站，东至京沪高铁徐州东站，线路全长20.869公里，设车站18座。一期线路长21.967km，设车站18站，2015年全面启动的1号线一期工程，西起路窝村站，东至高铁徐州东站。
2015年6月徐州市轨道交通被列为财政部长首批国家级ppp试点示范项目名单。
2015年7月24日，徐州轨道交通公司采购盾构机会议在重庆召开，该项目合同约16亿元，盾构机工作量约4756米。
2015年7月30日，宿州市委副书记、市长史翔表示，市政府将积极与徐州市政府对接，做徐州地铁至萧县段延长线谋划。
2015年8月24日，徐州地铁1号线一期试验段，振兴路站和1号路站之间双向隧道贯通！这一段长1265米，包括两条单向隧道，下穿翠屏山办事处和金龙湖宕口公园。.
2015年12月10日，徐州市购买的盾构机将会全面下井作业，为地铁1号线、地铁2号线、地铁3号线建设起到推动作用。尽快使徐州市进入地铁时代。
2015年12月2日晚18时50分，振兴路站第3仓顶板顺利浇筑完成，标志着城市轨道交通1号线一期工程首座车站——振兴路站主体结构完工。
2016年2月6日全国ppp基金投资首单花落江苏省徐州市，明确以股权方式对项目www.souquanme.com投资4亿元，期限10年。徐州轨道交通2号线一期工程总投资169.79亿元，线路全长23.9公里，该项目列为我省首批PPP试点项目。
2016年2月16日，徐州地铁3号线一期工程环评全部公示，3号线计划2016年6月开工建设，2020年6月建成，工期为49个月。
2016年2月22日，随着大型旋挖掘机的下钻标志徐州地铁2号线正式全线开工，2号线首次工期共12个车站，2020年建设完成并运营。