На линии имеются участки как глубокого, так и мелкого заложения, а также небольшой открытый участок в районе Преображенского метромоста. Кроме того, станция «Воробьёвы горы» расположена на Лужнецком метромосту. На всех станциях линии вход и выход пассажиров осуществляется с левой стороны относительно движения поезда.
Единственная линия Московского метрополитена, не имеющая пересадок на другие линии вне Кольцевой линии.
В 2016 году планируется продление от станции «Тропарёво» до станции «Саларьево» с промежуточной станцией «Румянцево» (у одноимённого бизнес-центра), а также ввод в эксплуатацию в 2017 году электродепо «Саларьево». После ввода в эксплуатацию участка «Тропарёво» — «Саларьево» возможно продление линии ещё на 2 станции.
После 2020 года запланировано продление линии от станции «Черкизовская» до станции «Щёлковская» и далее в районы Гольяново и Восточный со станциями «Черкизовская-2», «Амурская», «Щёлковская-2» (с пересадкой на одноимённую станцию), «Красноярская» и «Восточная».

Почти вся линия находится под землёй, за исключением перегона между станциями «Автозаводская» и «Коломенская», где линия выходит на поверхность и по Нагатинскому мосту и пересекает реку Москву.
К концу 2015 года на открытом перегоне между станциями «Автозаводская» и «Коломенская» планируется сооружение станции «Технопарк». Станция будет иметь выход к проспекту Андропова и офисному центру, возведённому на части площадей ЗИЛ.
В начале 2016 года запланировано продление линии на север от станции «Речной вокзал» до станции «Ховрино», строительство же промежуточной станции «Беломорская» планируется начать в 2018 году.
.

С постройкой в 2009 году участка «Строгино» — «Митино» Арбатско-Покровская стала самой длинной. До этого титул самой длинной линии носила Серпуховско-Тимирязевская, чья протяжённость на сегодня уступает Арбатско-Покровской около 4 км.
Арбатско-Покровская линия связана с Филёвской линией тремя пересадочными узлами: между станциями «Александровский сад» и «Арбатская» Арбатско-Покровской линии, между двумя «Киевскими» и двумя «Кунцевскими». Это связано с историческим развитием двух линий-дублёров. С этим же связан и тот факт, что на линиях существуют две пары станций с одинаковыми названиями («Арбатская» и «Смоленская»), между которыми отсутствуют переходы.
На линии находится самая глубокая станция - («Парк Победы», 84 м) и самый длинный перегон в Московском метрополитене («Крылатское» - «Строгино», расстояние более 6625 м).
На перегоне между станциями «Крылатское» и «Строгино» оставлен задел под строительство станции «Троице-Лыково», которая будет построена, когда на месте деревни появится жилой массив. Также за станцией Строгино были предусмотрены заделы под кроссплатформенное развитие с пересадкой на именуемую станцию «Строгино-2» Мневническо-Бирюлёвской хордовой линии. После 2020 г. по Генплану есть возможность продления восточного радиуса линии от станции «Щёлковская» до станции «Гольяново».

Одна из двух линий московского метро (вторая — Бутовская линия), большая часть которой находится на поверхности. Большинство станций на линии короткие, рассчитанные на приём составов максимум из шести стандартных вагонов. Также на трассе линии много кривых и уклонов.
Официальный номер линии — четыре, однако по дате открытия она является шестой (официальной датой открытия линии считается 7 ноября 1958 года, в то время как Рижский радиус Калужско-Рижской линии был открыт на несколько месяцев раньше), а с 1958 по 1990-й годы обозначалась как «3-А» и считалась одним из контуров Арбатско-Покровской линии.
На Филёвской линии расположен самый короткий перегон в московском метро — между станциями «Выставочная» и «Международная» — его длина составляет всего 498 м. На линии также находится самый длинный наземный участок: «Фили» — «Кунцевская» длиной в 9,6 км. Поезд с остановками проезжает его за 16 с половиной минут.
Единственная линия, на которой есть платформа, работавшая продолжительное время по расписанию (первая платформа станции «Александровский сад»).
Одна из двух линий Московского метрополитена с вилочным движением: от «Киевской» поезда поочерёдно уходят как к «Студенческой», так и к «Выставочной». (На Замоскворецкой линии сохраняется около 48 пар прямых рейсов в день в направлении Каховской линии.)
Единственная линия метро Москвы, где нет оборотных тупиков за всеми конечными станциями. Направление поезда меняется прямо на станции.

Кольцевая линия оказалась ключевой в дальнейшем развитии Московского метрополитена. Часто радиальные линии строились «от кольца», лишь впоследствии соединяясь центральным участком. В настоящее время каждая из двенадцати станций на Кольцевой линии пересадочная (в 1954, при замыкании кольца, пересадочных было только шесть; последняя остававшаяся на линии станция без пересадки — «Новослободская» — получила переход на станцию «Менделеевская» в 1988 году).
Первая очередь, открывшаяся в 1950-м году, прошла от Крымской площади до Курского вокзала вдоль южного полукружья Садового кольца со станциями на всех главных площадях: «Калужская», «Серпуховская», «Павелецкая», «Таганская».
Второй участок кольца, открывшийся в 1952-м году, проходил за пределами Садового кольца, присоединив к системе метрополитена крупнейшие транспортные узлы: станция «Комсомольская» (Казанский, Ленинградский и Ярославский вокзалы), «Проспект Мира», улица Новослободская и Белорусский вокзал. При этом не были снабжены связью с метрополитеном Рижский вокзал и Савёловский вокзал.
В перспективе запланировано строительство станции «Суворовская» (между станциями «Новослободская» и «Проспект Мира») с пересадкой на станцию «Достоевская», а также станции «Российская» между станциями «Киевская» и «Краснопресненская» с пересадкой на станцию «Дорогомиловская».

На линии имеются участки как глубокого, так и мелкого заложения; наземных некрытых участков нет. Между станциями «Бабушкинская» и «Медведково» расположен крытый метромост через Яузу.
с 1 мая 1958 по 5 января 1972 года Рижский радиус обозначался на картах жёлтым цветом, из-за чего некоторые старожилы иногда называли ветку «первой жёлтой» в соотношении с Калининско-Солнцевской линией, хотя само это наименование уже почти не употребляется в 21-м веке. Строительство центрального участка линии, соединившего Калужский и Рижский радиусы и образовавшего вместе с ними Калужско-Рижскую линию, началось в 1970 году и закончилось в 1972 году.
Станции Калужско-Рижской линии регулярно ремонтируются; особенно частого ремонта требуют станции — «сороконожки» Калужского радиуса; кафель, которым облицованы стены станций, недолговечен и осыпается.
К 2020 году планируется продление линии на север от станции «Медведково» до станции «Челобитьево» со строительством депо. Существует также вероятность отношения депо к будущей Мытищинской линии лёгкого метро, вместе с продлением от новой станции в районы Мытищ.

Линия содержит два наземных участка («Волгоградский проспект» — «Текстильщики» и «Рязанский проспект» — «Лермонтовский проспект» с промежуточной наземной станцией «Выхино») и по одному депо на радиус. Остальные участки — мелкого заложения при проходе через спальные районы («Планерная» — «Улица 1905 года», «Пролетарская» — «Котельники»), а также глубокого заложения в центре («Баррикадная» — «Таганская»).
В 1975 году Ждановский и Краснопресненский радиусы были соединены в Ждановско-Краснопресненскую линию. 13 января 1989 года Ждановско-Краснопресненская линия была переименована в Таганско-Краснопресненскую.
В 2015 году открыта станция «Котельники», которая имеет выход одновременно в Москву, Котельники и Люберцы.

Первые станции линии были открыты в 1979 году на её восточном радиусе, получившем название «Калининская линия» по наименованию существовавшего тогда Калининского района Москвы. В 2010 году было принято решение приступить к строительству западного радиуса, проходящего от станции «Парк Победы» в направлении района Солнцево, который планируется впоследствии соединить с Калининской линией. Перегон «Парк Победы» — «Деловой центр» был открыт в 2014 году, завершить строительство западного радиуса планируется в 2017 году, а центрального участка «Третьяковская» — «Деловой центр» — после 2020 года. Рассматривается возможность продления линии после 2020 года от «Новопеределкино» к аэропорту «Внуково», где с 2005 года уже существует подземная железнодорожная станция «Аэропорт Внуково».
В часы пик средняя загруженность вагонов составляет 6,5 человек на квадратный метр; это — второй показатель в Московском метрополитене после Таганско-Краснопресненской линии.

Серпуховско-Тимирязевская линия — полностью подземная. Имеются как участки глубокого, так и участки мелкого заложения. С 2001 по 2009 годы Серпуховско-Тимирязевская являлась самой длинной линией Московского метро, теперь же она уступает Арбатско-Покровской линии, чья протяжённость составляет в сумме 45,1 км, и Таганско-Краснопресненской линии, которая имеет длину 42 км. Однако Серпуховско-Тимирязевская линия остаётся самой длинной полностью подземной линией не только в Московском метро, но и во всех метрополитенах бывшего СССР и является четвёртой по длине полностью подземной линией в мире (после линии 3 Гуанчжоу, линии 10 Пекина и линии 5 Сеула). Кроме того, линия имеет самое большое количество станций в Московском метрополитене.
Серпуховско-Тимирязевская линия — единственная линия, пересекающая все линии московского метро. При этом переходы на Филёвскую, Калужско-Рижскую и на Калининско-Солнцевскую линию отсутствуют.

Линия целиком проходит под землёй, за исключением участка «Волжская» — «Люблино», построенного над уровнем земли и засыпанного впоследствии чужеродным грунтом. Участок «Марьина роща» — «Дубровка» глубокого заложения, участок «Кожуховская» — «Зябликово» — мелкого.
С 19 июня 2010 года Люблинско-Дмитровская линия — единственная в Московском метрополитене, которая не имеет пересадки в одном из двух мест её пересечения с Кольцевой линией. Такое положение продлится до сдачи в эксплуатацию станции «Суворовская» (не ранее 2020 года).
С открытием северного радиуса Люблинско-Дмитровской линии метро придёт в крупные районы Бескудниковский, Западное Дегунино и Дмитровский на севере города. Северный радиус Люблинско-Дмитровской линии будет построен в три этапа: в 2016 году от станции «Марьина роща» через «Бутырскую» и «Фонвизинскую» до второго зала станции «Петровско-Разумовская»; в 2017 году до «Селигерской» с двумя промежуточными станциями и электродепо ТЧ-19 «Лихоборы»; и в дальнейшем до станций «Улица 800-летия Москвы» и «Дмитровское шоссе».

Первоначально линия была участком Замоскворецкой линии, участок «Каширская» — «Каховская» открыт 11 августа 1969 года. После строительства участка Замоскворецкой линии от «Каширской» до «Красногвардейской» движение по участку будущей Каховской линии было вилочным. Из-за большой нагрузки на Замоскворецкую линию такой режим работы создавал ряд проблем, и 20 ноября 1995 года участок «Каширская» — «Каховская» был выделен в самостоятельную Каховскую линию, но ещё несколько лет на официальных схемах в вагонах Каховская линия была изображена вместе с Замоскворецкой линией, после чего стала изображаться под своим цветом и номером 11. Между линиями на станции «Каширская» организована кроссплатформенная пересадка.
Планируется включить Каховскую линию в кольцевой Третий пересадочный контур. На первом этапе линия будет продлена на восток от «Каширской» до «Нижегородской улицы» и объединена с Третьим пересадочным контуром. Затем планируется продление на запад от станции «Каховская» в составе последнего, замыкающего кольцо участка ТПК. Таким образом, Каховская линия перестанет быть самой короткой, а затем вовсе войдёт в состав Третьего пересадочного контура.

Линия построена по стандартам обычного метро, но станции рассчитаны на приём укороченных составов, а участок от «Улицы Скобелевской» до «Бунинской аллеи» проходит по эстакаде над землёй. Тоннели линии после станции «Улица Старокачаловская» фактически являются продолжением тоннелей Серпуховско-Тимирязевской линии, однако поезда не следуют с одной линии на другую, пассажирам требуется пересадка. До продления в 2014 году Бутовская линия являлась единственной в Московском метрополитене, полностью находившейся за пределами МКАД.