城市发展的不同历史时期，城市公共交通系统有不同的形式，相继经历了马车时代、有轨电车时代、公共汽车时代后，现在正步入城市快速轨道交通时代。随着城市化进程的加快，城市交通需求与现有交通供给间的矛盾日益突出。进入21世纪，传统公共交通已越来越不适应现代城市居民的出行需要。而城市轨道交通的大运量、快速度、高准点、低能耗和轻污染等优势弥补了传统公共交通的不足。从长远战略发展看，以城市轨道交通为核心的综合交通系统是解决城市交通问题的首选。轨道交通全称叫城市快速轨道交通，是指城市中有轨的大运量的公共交通运输系统。主要有以下几种类型：
一是地下铁道。俗称地铁。国际公共交通联合会使用重型轨道交通系统或快速轨道交通系统(Rai1R即idTransit)来定义地铁。地铁是由电力牵引、轮轨导向、车辆编组运行在全封闭的地下隧道内，或根据城市的具体地理情况和条件，运行在地面或高架线路上的大容量快速轨道交通系统，最大运量单向每小时达5万~8万人次。一般情况下，地铁线路全封闭，在市区内全部或部分位于地下隧道内。据不完全统计，目前世界上地下铁道地下部分约占70%，地面和高架部分约占30%。新的发展趋势是:为了节约投资、降低工程造价，许多城市将地铁系统大部分采用高架形式。
二是轻轨交通。轻轨交通是在有轨电车的基础上发展起来的城市轨道交通系统。城市轨道交通种类繁多，技术指标差异较大，各国评价标准不一。主要包括:有轨电车系统、单轨交通系统、线性电机牵引的轨道交通系统。
三是城市市郊铁路。又称城市市郊快速铁道系统，是由电气牵引或内燃机牵引，轮轨导向，车辆编组运行在城市中心与市郊，市郊与市郊、市郊与新建的卫星城之间，以地面专用路线为主的大运量的快速轨道交通系统。另外轨道交通还有有轨电车以及悬浮列车等多种类型。
当前，人类城市环保状况不容乐观，在环境污染中比较严重的是大气污染和噪声污染。如今城市大气污染已由工业和燃煤污染变成了交通尾气污染。据统计，中国大气污染物主要有悬浮颗粒、氧硫化物、氮氧化物、氮氢化物、一氧化碳等气体，城市交通是这些污染物的主要排放源。虽然我国目前机动车数量与发达国家相比仍然较少，但由于车型、燃料、保养维护不善等原因，使单车尾气和噪声污染均高于国外。
轨道交通具有污染少的特点。在所有交通方式中，轨道交通是最节能的一种方式。以每百千米人均能耗为例，公共汽车是小汽车的11.9%;无轨电车是小汽车的10%;快速轨道交通是小汽车的6.2%。在大城市中，如果轨道交通客运量达到50%左右，CO和氮氢化合物的排放量可分别降低92%和86%，乘坐小汽车出行要比乘坐轨道交通出行平均每年每人多产生4.1千克的氮氢化合物、28.6千克的CO和2.3千克的氮氧化合物。同样，城市交通引起的噪声污染也相当严重，有些大城市交通高峰地带噪声甚至超过了80分贝（A），对城市环境造成严重影响。
还有轨道交通的运量大、速度快。地铁的运输量单向每小时可运送4万~6万人次，轻轨可运送2万~3万人次。而公共电汽车的客运量每小时最多1万人。对大城市而言，客运量特别大的地区，常规的公共交通已远远不够，如果无限制地增加车辆，将使本来就拥挤不堪的城市交通变得更加拥堵。轨道交通的运行速度都在30千米/小时以上，比公共电汽车要快一倍以上。如坐公交车一个半小时的路程，坐地铁可能只需半个小时。从运行方式看，轨道交通在舒适、准时等方面，都优于常规公共交通。还具有占地面积小，节能、污染少等明显的优点。可见，轨道交通可以在很大程度上缓解城市的交通压力，改善交通拥堵，减少交通事故。同时也能减少汽车尾气的排放，改善城市环境质量，减少城市对环境治理的投资。快速轨道交通充分利用地下和地面空间，能减少城市交通用地，节约拆迁和安置费用。同时由于快速轨道交通的安全、正点、舒适、快捷、大容量、污染小的特点，使其成为新世纪的绿色交通工具。因此，建立和发展以快速轨道交通为核心的城市公共交通体系是实现环保节能城市的必然选择。
轨道交通发展较好的国家是日本。日本是一个狭长的岛国，1.27亿人生活在37.8万平方千米的国土上，而且80%居住在城市，因此人口密度很高，但是在日本，人们几乎看不到交通拥挤的情况，主要原因就是多年来日本一直致力于发展大城市的公共轨道交通。东京最大的车站新宿车站始建于1885年，有11条地上地下线路和33个站台，是日本第一大车站。据悉，每天在这里上下车的乘客一共有347万人，不仅是日本，也是世界上平均每天客流量最多的车站。由“电车”和地铁组成的星罗棋布的电气化轨道交通网由于载客量大，方便快捷，目前已成为东京人最主要的公共交通工具。这里虽然人来人往，川流不息，但一切都井井有条。这里仿佛就是日本公共交通的一个缩影，四通八达，结构合理，运营顺畅。此外，由于轨道“电车”和地铁都是电力驱动的，这在很大程度上也帮助都市改善了大气环境。