1959年，上海市地铁筹建处和市公用事业管理局对上海109万市民作了交通调查，提出了多种方案，其中有一条自漕宝路经漕溪路、淮海路、复兴路、人民广场、新客站、彭浦新村、张庙到上钢五厂的线路。1964年8月，上海市城市建设局隧道工程处完成自漕河泾，经文化广场、人民广场、北火车站、彭浦工业区、张庙居住区，至吴淞水产路的地下铁道选线规划，全长30.38公里。
1965年，开始在衡山公园至襄阳公园间进行试验性建设，“文化大革命”中停工。1983年，为了配合上海市城市总体规划中发展南北两翼的指导思想，加强市中心至闵行、金山卫和吴淞、宝山的客运交通联系，市计委、市建委组织市规划局、公用局、铁路局、市政工程局共同编制了《建设南北快速有轨交通线建议书》。建议交通线由金山经市区，至宝山分为3段：南段从新龙华石龙路至金山，因客流量较小而距离较长，开行市郊列车；中间市区段采用规划的地下铁道一号线南段，自石龙路至新客站；北段自人民广场循地下铁道四号线线位至北火车站，然后沿淞沪铁路建设高架铁道，经江湾车站后再沿逸仙路、同济路至宝钢。同年8月，市人民政府批准该建议书，随即成立了南北快速有轨交通项目筹备组，进行上述三段线路的可行性研究。规划地下铁道一号线，南起新龙华，经徐家汇、文化广场、人民广场、新客站等人流集散点和漕溪路、衡山路、复兴中路、西藏中路等主要道路，循共和新路、长江路，北至吴淞[17]。当时不同路段有不同的走向方案：
- 徐家汇站到常熟路站有两种方案，一种是走1965年试挖的衡山公园试验段和衡山路12号街坊，一种是走衡山路。由于衡山公园隧道隧道断面不能满足一号线限界，选用衡山路段。
- 衡山路站到人民广场站有四种方案，分别走复兴中路、延安中路、成都北路和淮海中路，从吸引客流、网络布置，动拆迁量及工程实施难易的综合比较，选定淮海中路方案。
- 人民广场站到上海火车站站有斜穿苏州河方案和成都北路方案，最后选用斜穿苏州河方案，这种方案较成都北路方案，具有线路顺直、长度缩短500米、地下管线搬迁量小等优点。
1984年8月市南北快速有轨交通线筹备组上海市计划委员会和上海市城乡建设和管理委员会上报的新龙华至新客站地下铁道工程计划任务书中提出，徐家汇至人民广场段线路改走社会效益和经济效益较好的淮海中路。以后又将南段线路延伸至锦江乐园，1993年规划又延伸至莘庄。
1985年4月，新闻媒介报道上海将建地铁后，受到世界许多国家的财团、厂商关注。市政府在分析地铁国际市场商情后，决定引进竞争机制融通地铁建设资金。1987年3月市地铁公司聘请中国银行上海市分行为一号线项目财务顾问，并开始询价，规定外国承包商团须带资报价，争取本国政府优惠贷款。报价书应包括：贷款的性质与融资条件、技术方案、总报价及主要设备清单与价格，技术转让以及与中国境内企业合作生产等。1987年5、9、12月及1988年6月，英国、联邦德国、美国、法国、意大利、日本、加拿大、新加坡以及香港地区等42个地铁集团、56家企业报价，期间又通过咨询获得美国摩根银行提供的评估方法。经对资金条件、设备价格、技术水平等进行综合评估，确定向联邦德国、法国和美国贷款。1987年10月，上海市市外经贸委决定由上海市投资信托公司、上海联合贸易公司为上海地铁建设项目的涉外代理公司。1988年2月，国务院批准国家计委《关于审批上海市新龙华至新客站地下铁道工程可行性研究报告的请示》，工程所需投资为6.2亿美元（含国内配套人民币投资）。
1988年8月和1989年5月向联邦德国、法国和美国贷款的方案获得国家计委批准。
- 联邦德国政府贷款为4.6亿马克，年利率0.75%，承诺费率0.25%，还贷期30年，宽限期10年。
- 法国混合贷款1.32亿法郎，其中政府软贷54%，年利率2%，还贷期19年，宽限期11年；出口信贷46%，年利率8.3%，还贷期10年，宽限期22个月。
- 美国贷款2318万美元，其中45%为政府赠款，55%为商业贷款。年利率浮动，还贷期10年，宽限期5年。
退役的人民广场联锁区6502控制板，现存于上海地铁博物馆1988年10月至1989年一季度贷款完成合同草签，二季度正式签约。
- 与联邦德国德沪地铁集团签订包括96辆电动客车、供电系统、接触网、通信系统、电力监控、车站设备(风机、潜水泵)的合同，共计3.25亿马克；
- 与联邦德国奥梯斯公司签订自动扶梯合同，计1221万马克；
- 与联邦德国海肯夏特公司签订不落轮镟床合同，计174万马克；
- 与联邦德国康乐公司签订车厂设备（注：车厂设备在联邦德国境内招标。）合同，计1025.8万马克；
- 与法国FCB公司（注：盾构掘进机系国际招标，1988年7月25日开标，法国FCB公司中标。）签订7台土压平衡式盾构掘进机合同，计13636.443万法郎；
- 与中美卡斯柯信号有限公司、美国通用铁路信号公司、中国铁路通信信号总公司签订信号系统合同，计2125万美元；
- 与美国开利公司签订冷水机组合同，计42.1万美元；
- 与美国辛普勒克斯公司签订消防报警及“1301”化学灭火系统合同，计311万美元；
- 与美国基利士公司签订防水材料合同，计37.6万美元。
随着工程开工建设，造价也随之上升。1993年8月，概算调整为39.74亿元，其中国内配套资金增加10.86亿元。1995年1月，总概算作第二次调整为53.9亿元，其中国内配套资金39.61亿元。两次调整概算所增加的工程投资，市政府专题会议决定由上海市城市建设投资开发总公司贷款解决。
- 1990年1月19日 经国务院同意正式开工建设
- 1993年1月10日 南段（新龙华—徐家汇）上行线建成
- 1993年5月28日 南段（锦江乐园—徐家汇）观光试运行，同时开始规划延伸至莘庄[18]
- 1994年12月12日 全线通车调试
- 1995年4月10日 全线（锦江乐园—上海火车站）试运营
- 1996年4月 锦江乐园站搬迁至临时站点[来源请求]
- 1996年12月28日 南延伸段（莘庄—虹梅路）开始独立运营，现锦江乐园站站房投入使用
- 1997年7月1日 全线及南延伸段（莘庄—上海火车站）贯通运营
- 1999年12月28日 临时铁路上海南站建成，新龙华站改名为上海南站站
- 2000年8月10日 与2号线统一票务结算，人民广场站实现站内换乘[19]
- 2001年2月28日 新龙华车站改建工程报建[20]
- 2001年5月1日 虹梅路站改名为锦江乐园站[5]
- 2002年7月28日 新龙华车站改建工程开工
- 2004年10月30日 上海南站（往上海火车站方向）改由地下车站运营
- 2004年12月4日 上海南站（往莘庄方向）改由地下车站运营，原上海南站地面车站废弃
- 2004年12月16日 富锦路停车场工程（即北北延伸）报建[9]
- 2004年12月28日 北延伸段（上海火车站—共富新村）投入营运
- 2005年4月15日 富锦路停车场工程开工[9]
- 2005年12月25日 莘庄站实现与5号线的“一票换乘”[21]
- 2007年12月10日 北延伸二期（共富新村—富锦路）进入调试阶段，同步缩短北延伸段间隔
- 2007年12月29日 北延伸二期（共富新村—富锦路）投入营运[22]
- 2008年6月1日 上海火车站启用公交卡虚拟换乘，同时富锦路方向末班车略为延长，以和5号线莘庄方向末班车衔接
- 2009年1月24日 位于人民广场站的1号线和8号线的联络线（8号线存车线）被改建成侧式月台以便应对8号线的客流，此联络线被废止[23]
- 2017年1月17日 至2月10日，根据上海地铁“补短板”总体项目要求，人民广场站实施临时停运改造，期间列车越站通过[24][25]
- 2017年4月28日 起周五、周六及重大节假日前一工作日延时运营80分钟
- 2018年4月28日 早高峰实现单一交路运行
- 2021年6月20日 黄陂南路站更名为一大会址·黄陂南路站[26]
中华人民共和国上海市闵行区、徐汇区、黄浦区、静安区、宝山区
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