Вся организация строительства метрополитена была поручена Кагановичу, так как он хорошо себя зарекомендовал на стройках 20-х годов будучи генеральным секретарем ЦК КП(б) Украины. Он курировал строительство дома Государственной Промышленности в Харькове, а также ДнепроГЭСа. Именно там, на Украине, Каганович знакомится с инженером-строителем П.П.Ротертом (главным инженером Днепростроя), которого пригласит в 30-х на строительство метро. Из Украины Каганович пригласит и Н.С.Хрущева, которому поможет с карьерой в Москве. Хрущеву, занимавшему в начале 1930-х пост второго секретаря МГК ВКП(б), было поручено непосредственно руководить строительством метрополитена.
Строительство метрополитена в 1931-32 годах велось достаточно вяло по причине отсутствия каких-либо планов, смет и прочих бумаг. В это время в кабинетах только создавалась проектная документация. В целях экономии опять стали вноситься предложения о преимущественно надземной трассе метро. Каганович отверг эти проекты, что было поддержано Сталиным, вероятно, по стратегическим соображениям.
В итоге первым проектом, представленным Метростроем, стал проект с открытым способом работ, при котором раскапывалась улица на необходимую глубину, устраивались пути, и после этого траншея накрывалась плитами. Весной 1932 года молодой инженер Метростроя В.Л.Маковский предлагает Хрущеву строительство метро щитовым методом на глубине 20–30 метров. Этот разговор создал многочисленные споры, но Хрущев встал на сторону Маковского. «Против» был начальник строительства П.П.Ротерт, которому по душе было мелкое заложение, к тому же появлялась необходимость покупки за границей проходческого щита, на что не было заложено денег. Каганович, узнав о разногласиях, организовал заседание с участием Сталина. На нем стороны, высказав свои аргументы, услышали, что сам Сталин склоняется к глубокому заложению.
Для принятия окончательного решения по глубине залегания была создана комиссия, состоящая из опытных инженеров, приглашены специалисты из Англии, США, Германии и Франции для проведения отдельной геологической экспертизы. Живительно, но результаты иностранных комиссий давали противоположные результаты: англичане были за глубокое залегание с небольшими исключениями, немецкие — за открытый способ мелкого залегания. Советская комиссия дала ответ, опираясь на решение Сталина: закрытый способ работ с глубоким залеганием, с применением открытого на некоторых участках (особенно, где работы уже начались).
В результате открытым способом были построены тоннели от Крымской площади до Библиотеки им. Ленина (вдоль улицы Остоженки, названной затем Метростроевской в честь открытия метро), а также от Сокольников до Каланчевской площади. При прокладывании тоннеля в центральной части Москвы был использован английский проходческий щит с применением сжатого воздуха.
Когда начались интенсивные работы, трасса строительства была немного увеличена: линия от Сокольников должна была вести до Крымской площади, а также необходимо было соорудить Арбатский радиус: от Манежной до Смоленской площади. На трассе было намечено сооружение 13 станций. Для того чтобы избежать случайного выбора трасс строительства следующих очередей метро, без увязки с общим планом реконструируемой Москвы, комиссия во главе с Кагановичем создала перспективную схему развития столичного метро с 10 радиусами, длиной в 80 км. Эту схему в марте 1933 года утвердил ЦК партии. Предполагалась постройка следующих радиусов:
1) Кировский — 10 км;
2) Фрунзенский — 6 км;
3) Арбатский — 5 км;
4) Горьковский — 5 км;
5) Таганский — 10,6 км;
6) Замоскворецкий — 8 км;
7) Покровский — 9,3 км;
8) Рогожский — 9,6 км;
9) Краснопресненский — 4,5 км;
10) Дзержинский — 7,8 км.
Кроме того, в перспективе предусматривалось строительство Тимирязевского и Калужского радиусов, которые фактически были необходимы, т. к. одного Замоскворецкого радиуса для Замоскворечья было явно недостаточно — Калужская и Серпуховская площади, а также целые районы за ними оставались без метро. Также в дальнейшем предполагалась постройка двух кольцевых линий: вдоль Садового кольца и Камер-коллежского вала. Очевидно, что очередность этого плана в дальнейшем не соблюдалась.