С момента открытия Киевского метрополитена единственная его линия обслуживалась вагонами типа Д. Парк вагонов составлял 24 единицы, с 1963 года — 39 единиц. В 1969 году все 39 вагонов типа Д были переданы на Ленинградский метрополитен, взамен получено 39 вагонов типа Е.
Сейчас парк вагонов представлен образцами трех поколений:
— Типа Е (исключительно в качестве промежуточных), типа Еж и Еж1, типа Ем-501 и Ема-502. Вагоны перечисленных типов обслуживают Святошинско-Броварскую линию,
— 81-717 (головные) и 81-714 (промежуточные без кабины управления). Эксплуатируются на всех линиях,
— 81-7021 (головные) и 81-7022 (промежуточные без кабины управления). Эксплуатируются на Сырецко-Печерской линии.
На Куренёвско-Красноармейской линии в час пик работает электропоезд «Славутич» (вагоны типов 81-553.1/554.1/555.1).
На Святошинско-Броварской и Куренёвско-Красноармейской линиях работают составы из вагонов типов 81-540.2к/81-541.2к (прозваны «пришельцами» за характерную обтекаемую форму кабины). В 2013 году также началась закупка вагонов типов 81-540.3к/81-541.3к, оборудованных системой принудительной вентиляции.