В феврале 1932 года 27-летний инженер В. Л. Маковский пришёл к выводу о невозможности дальнейшей проходки тоннелей в Москве открытым способом мелкого заложения, который ранее использовался в Берлине и с помощью которого велись работы на Каланчёвской площади (с 1933 — Комсомольской). Он также отверг закрытый метод на малой глубине, сторонником которого был С. Н. Розанов. Изучив материалы о лондонском и нью-йоркском метро, Маковский сделал выбор в пользу тоннелей на большой глубине (от 20 до 35 метров) и сообщил об этом напрямую Кагановичу. Против были все инженеры, однако идея понравилась партийному руководству в лице Кагановича и Хрущёва. Точку в споре поставил И. В. Сталин, приняв проект глубокого заложения. Радикальные изменения в проекте привели к его фактической остановке на 9-10 месяцев. Геологические данные исчерпывались на глубине 15 метров. На требуемой же глубине зачастую оказывался плывун, как например при строительстве станции под Лубянской площадью, где обычная шахтерская проходка была неприменима. К началу 1933 года было прорыто лишь 0,6 % от общей длины первой линии.

Партийное руководство согласилось привлечь иностранных специалистов, от которых прежде отказывались по причине нехватки валюты. Летом 1932 года было проведено несколько семинаров с участием представителей европейских фирм, а весной 1933 года ЦК принял решение нанять семь крупных иностранных специалистов для постоянной работы в Метрострое и отправить 10 инженеров за границу для обучения технологиям строительства метро. Было также принято решение строить закрытым способом на большой глубине только в центре города, а вдали от центра, где улицы были шире, например у Сокольников, продолжать использовать открытый способ мелкого заложения.

Для проходки тоннелей метро на большой глубине в Москву из Донбасса был командирован Е. Т. Абакумов, и с ним пришла команда опытных горных инженеров. В земляных работах стали применяться проходческие щиты с кессонами, к которым поначалу отнеслись с недоверием, но которые в итоге позволили уже к лету 1933 года достичь требуемой глубины и приступить к строительству тоннелей.

Для строительства не хватало людей. Среди москвичей строительство метро, куда уходило огромное количество средств, вызывало раздражение. Для дополнительного набора Мосметрострой стал набирать даже так называемый «кулацкий элемент», перестав требовать справки о пролетарском происхождении рабочих. В марте 1933 года на строительство метро были привлечены тысячи комсомольцев. К началу 1935 года метро строило уже 19 000 комсомольцев. Профессия метростроителя превратилась из ругательства в престижную.

К намеченной дате открытия — 7 ноября 1934 года метрополитен не был введён в строй из-за отсутствия эскалаторов. Тогда это устройство впервые появилось только в Лондонском метрополитене в 1911 году и делали их только 2 фирмы в мире. Мосметрострой за 200 000 золотых рублей приобрёл один эскалатор, только чтобы его разобрать и скопировать, увеличив длину лестниц. Советские эскалаторы появились в январе 1935 года. Работая круглосуточно в течение 20 дней, метростроевцы собрали эскалаторы на ряде построенных станций, а опробовали их 6 февраля 1935 года 2000 делегатов VII Всесоюзного Съезда Советов. 4 февраля 1935 года по построенной трассе прошёл первый тестовый поезд. Над построенными надземными павильонами станций появилась красная буква «М», нарисованная архитектором Иваном Тарановым, которая стала символикой московского метрополитена.