O segundo período de do Metrô começa com importantes recordes atingidos. Em abril de 1981, o número de passageiros transportados pelo Metrô da cidade chega a 1 bilhão de pessoas e, meses mais tarde, em novembro, após a extensão da Linha 3-Vermelha até a Estação Tatuapé, a rede ultrapassou pela primeira vez a marca de 1 milhão de passageiros.
Nesse mesmo ano, foram iniciadas obras para a extensão da Linha 1-Azul para além da Estação Santana, ao norte. O projeto previa a construção de mais três estações, somando mais 3,5 quilômetros de extensão.
Previsto nos estudos iniciais, o prolongamento dos trilhos tem como objetivo atender uma região carente de transportes na cidade de São Paulo. As novas estações também previam descongestionar a estação e o terminal urbano de Santana. Outra função é facilitar a operação do Metrô, implantando um estacionamento para trens na extremidade da linha.
O ano de 1982 foi importante para o Metrô o conhecemos hoje. Foi nesse período que a estação República, da Linha Vermelha, foi inaugurada aumentando a extensão total da linha para 7,2 quilômetros.
Além da inauguração da estação República, o projeto para a região visa à preservação e à ampliação dos 26 mil metros quadrados de superfície da Praça da República, a principal área verde do centro. Atendendo à opinião pública, também se evita a derrubada dos prédios históricos vizinhos, como o Instituto de Educação Caetano de Campos e o Edifício Esther.
A cidade de São Paulo foi presenteada com o Terminal Rodoviário Carvalho Pinto, o terminal Tietê que foi interligado à estação do Metrô de mesmo nome. De lá partem ônibus para mais de 600 destinos situados no Brasil, no Uruguai, na Argentina, no Paraguai e no Chile.
Os anos seguintes são meio “parados” no que diz respeito a novas estações. Em 1983, foram inauguradas duas estações: a Anhangabaú e a Santa Cecília, que ampliaram para 8 quilômetros a extensão da Linha 3–Vermelha. Já em 1984, no dia 25 de janeiro, ocorreu a realização do histórico comício das Diretas Já, na Praça da Sé.
Esse acontecimento levou o Metrô a bater seu recorde de passageiros por dia: 1,726 milhão. No seu décimo ano de operação, o sistema registra outra marca representativa ao ultrapassar 2 bilhões de usuários transportados.
O ano seguinte, 1985, é dedicado a melhorar a estrutura e segurança do mais importante meio de transporte da cidade. No final do mês de novembro, os usuários com mais de 65 anos passam a ter acesso gratuito ao sistema e em dezembro é inaugurada a Delegacia de Polícia do Metropolitano de São Paulo (Delpom).
Com as bem-sucedidas experiências de eventos culturais realizados desde a década de 1970 na estação São Bento, surge um programa oficial da Companhia do Metrô, o Ação Cultural. Já nesse primeiro ano são organizadas dezenas de exposições e campanhas educativas nas estações Sé, República, Santa Cecília, Luz, Carrão, Penha, Tatuapé e São Bento.
O Telefone do Usuário é implantado na estação República. Ele permite que os passageiros entrem em contato com o Centro de Controle Operacional (CCO), para tirar dúvidas e encaminhar sugestões e reclamações.
Também são inauguradas as estações Carrão e Penha, ampliando para 11,6 quilômetros a extensão da Linha 3-Vermelha. No final do ano, é diplomada a primeira turma de mulheres operadoras de trens.
No ano de 1987 começam as obras da Linha 2-Verde, antes chamada de Linha Vila Madalena-Vila Prudente. Como a obra passa por baixo de uma das principais artérias da cidade, a Avenida Paulista, opta-se por reduzir ao mínimo os impactos sobre a superfície, evitando a desapropriação de imóveis e as interferências acentuadas no trânsito de carros e pedestres. As estações são quase totalmente subterrâneas, e os túneis são construídos com o “tatuzão”.
Após a inauguração do pátio de estacionamento e das oficinas de Itaquera, é realizada a primeira viagem entre os dois pontos extremos da Linha 3-Vermelha: Barra Funda (atual Palmeiras-Barra Funda) e Corinthians-Itaquera.
O acesso gratuito ao Metrô de usuários com mais de 65 anos começa a ser feito por meio de uma passagem especial, o Bilhete do Idoso.
Durante o decorrer do ano de 1988 são inauguradas as últimas estações da Linha 3-Vermelha: Vila Matilde, Guilhermina-Esperança, Patriarca, Arthur Alvim, Corinthians-Itaquera, Marechal Deodoro e Barra Funda (atual Palmeiras-Barra Funda). Também entra em funcionamento também o Terminal Rodoviário Bresser, junto à estação de mesmo nome.
Esse também foi a primeira vez que a Linha 3-Vermelha funcionou em toda sua capacidade e extensão. E logo nos 15 minutos mais movimentados do dia, ela se torna uma das maiores do mundo, ultrapassando 6,5 mil passageiros por hora em cada sentido.
Ainda em 1988, o Metrô registra outras duas marcas importantes: a demanda diária ultrapassa 2 milhões de passageiros e o somatório histórico de usuários transportados chega a 4 bilhões.
O ano de 1989 foi de festa para o Metrô. Faziam exatos 15 anos do início da sua operação comercial e, para comemorar essa marca histórica, é implantado o Bilhete Econômico, com tarifas mais baratas para usuários da zona leste.
É inaugurado o Terminal Rodoviário Barra Funda, junto à estação de mesmo nome, na Linha 3-Vermelha. Trinta empresas de transporte rodoviário atendem mais de 450 cidades no Brasil (São Paulo, Paraná, Goiás, Mato Grosso do Sul e Rondônia) e na Bolívia (Ribeira Alta).
Os artistas plásticos Renato Brunello e José Guerra, com o apoio de instituições privadas, instalam nas estações Paraíso e Santa Cecília as esculturas Equilíbrio, Estudo de Homem n°. 1 e Estudo de Mulher n° 1.
No mesmo ano, o pintor Gontran Guanaes Neto cria um ateliê público na estação Marechal Deodoro ao convidar os passageiros a participar da criação de sete painéis inspirados no bicentenário da Revolução Francesa. Os dois episódios são a origem do projeto “Arte no Metrô”, que nos anos seguintes levaria à instalação de dezenas de obras de arte em várias outras estações.
A parceria com a iniciativa privada possibilita o nascimento da Quarta Musical Itaú-Metrô, audição capaz de reunir, semanalmente, cerca de 2 mil pessoas na tradicional praça da Estação São Bento.
Em 1990, são implantados o programa Metrô-Trólebus, conectando mais um meio de transporte à rede, e o Bilhete do Desempregado, que viabiliza viagens gratuitas aos usuários que estão à procura de trabalho.
É realizada a viagem inaugural entre as estações Paraíso e Trianon-Masp, na Linha 2-Verde. No mesmo ano, tem início o Programa de Visitas Controladas no trecho Paraíso-Consolação e são iniciadas as obras do trecho Clínicas-Vila Madalena.
A segunda década de vida do Metrô termina com a expressiva marca de 5 bilhões de passageiros transportados e com um grande investimento em integração e acessibilidade.