شرکت قطار شهری مشهد مسئولیت ساخت خطوط ریلی و شرکت بهره‌برداری قطار شهری مشهد مسئولیت بهره‌برداری ترابری ریلی درون شهری مشهد را بر عهده دارد. بر اساس مطالعات جامع ترابری شهر مشهد و مطالعات توسعه شبکه ترابری ریلی که توسط پژوهشکده ترابری در دانشگاه صنعتی شریف انجام شده، شهر مشهد نیازمند ۴ خط مترو است. شرکت مهندسین مشاور سپاداندیش مفتخر است در زمینه مطالعات ژئوتکنیک، ژئوفیزیک و کنترل عملیات خاکی ، بتنی و آسفالت خطوط 2 و 4 قطار شهری مشهد با قرارگاه سازندگی خاتم انبیا همکاری داشته است.
فاز نخست خط شماره ۱ قطار شهری مشهد به طول ۱۹ کیلومتر در تاریخ ۲ اسفند سال ۱۳۸۹ به بهره‌برداری رسید.
مسیر خط ۲ قطار شهری مشهد به طول ۱۴٫۵ کیلومتر از انتهای طبرسی شمالی شروع می‌شود و به بسیاری از مراکز پرجمعیت آن منطقه سرویس‌دهی مستقیم دارد.
بعضی از مراکز جمعیتی مجاور که عمدتاً طبقات محروم در آنجا ساکن هستند با طی کمترین فاصله به یکی از ایستگاه‌های خط ۲ دسترسی دارند. در ادامه پس از قطع کمربندی صد متری (بزرگراه شهید بابانظر) این خط با عبور از بلوار طبرسی جنوبی، چهارراه برق، چهارراه گاز و چهارراه مقدم به میدان راه‌آهن و سپس به میدان شهدا ادامه مسیر داده است. این خط سپس با عبور از میدان سعدی و خیابان دانشگاه و میدان تقی‌آباد ضمن عبور از ایستگاه تقاطعی با خط ۱ دسترسی ویژه‌ای به مرکز خرید زیست خاور دارد و در نهایت ایستگاه آخر خط مذکور با عبور از زیر پارک کوهسنگی و میدان تلویزیون و میدان فضل بن شاذان (جام عسل) در انتهای بلوار فکوری است.
خط ۴ قطار شهری مشهد به طول ۱۷٫۵کیلومتر بلوار را به خواجه ربیع (از شرق به شمال و برعکس) متصل می‌کند. این خط از خواجه ربیع آغاز و با عبور از میدان شهدا با امتداد به سمت حرم مطهر از ضلع شمالی حرم عبور کرده و از بلوار مصلی به سمت شهرک شهید رجایی و جاده سرخس و بلوار در امتداد میدان شهید عباسپور طی مسیر خواهد کرد. این خط پس از احداث و بهره‌برداری با عبور از نزدیکی حرم مطهر بهترین دسترسی به حرم مطهر را برای زائران و مجاوران فراهم خواهد آورد.