Por conta de atrasos, as primeiras estações foram inauguradas apenas em 19 de novembro de 1981, quando a linha 1 já estava em funcionamento há mais de dois anos. Suas primeiras viagens ligavam apenas a estação Estácio (que faz a conexão entre as linhas) com as novas estações São Cristóvão e Maracanã.[5]
A fim de permitir a conclusão da linha 2 até Irajá, em 1983, os trens da linha 2 passaram a circular das 6h às 14h. Durante um mês, após esse horário, até às 20h, foi implantado um serviço gratuito de ônibus, integrando as estações Estácio, São Cristóvão e Maracanã. Após a conclusão das obras, foram inaugurados um Pré-Metrô e as estações Maria da Graça, Del Castilho, Inhaúma e Irajá. O ano de 1984 foi marcado pelo início da operação comercial da linha 2 com 5 trens nos dias úteis, em intervalos de 5' 30 durante a semana.
Com o rompimento de uma tubulação da CEDAE na altura da futura estação Engenho da Rainha, que danificou os trilhos, o serviço do pré-metrô foi desativado, retornando somente em 1987 e apenas até a estação Inhaúma, tendo a parte restante da linha sido abandonado.
Seguindo o cronograma de expansão, foram inauguradas estação intermediárias no trecho já existente: a estação Triagem foi inaugurada em julho de 1988, ano em que ocorreu a criação do bilhete de integração Metrô/Trem, e em 1991 foi inaugurada a estação Engenho da Rainha.
Em 1994, a linha 2 foi paralisada 7 meses por falta de material rodante, decorrente de uma falta de investimentos. Nesse período, a Linha 1 operava com intervalos de 20 minutos no pico, devido a baixa de material rodante devido à canibalização de equipamentos para a manutenção dos trens.
Em 1996, duas estações foram inauguradas: Tomás Coelho e Vicente de Carvalho.[6][7]
Em agosto e setembro de 1998, iniciaram as operações de mais 6 estações: Irajá, Colégio, Coelho Neto, Engenheiro Rubens Paiva, Acari/Fazenda Botafogo e Pavuna, na gestão do então governador Marcello Alencar.[8]
Em dezembro de 2009, foi concluído o projeto Linha 1A - Ligação direta Pavuna-Botafogo, através da duplicação de uma alça de acesso da Linha 1 até o Centro de Manutenção e à Linha 2, e a construção de uma ponte sobre a Avenida Francisco Bicalho e o Canal do Mangue. Com a nova operação, a linha ganhou as novas estações do junto da linha 1, tendo como ponto final a estação Botafogo, sendo o trecho Central do Brasil / Centro - Botafogo operando de forma compartilhada (com trens alternados Uruguai / Tijuca - Jardim Oceânico / Barra da Tijuca e Pavuna -Botafogo), o que diminuiu o intervalo de trens nesse trecho porém aumentou o intervalo nas pontas da Linha 1.
No ano seguinte, no dia 01 de novembro de 2010, foi inaugurada a estação Cidade Nova, localizado pouco antes do Centro de Manutenção, na Avenida Presidente Vargas, em frente à sede da prefeitura e a 150 metros de distância da estação Estácio.
Em 2014, é inaugurada uma expansão da Estação Maracanã, possibilitando finalmente os usuários do sistema de se integrarem com os trens urbanos. Tal obra estava em projetos há mais de 30 anos, e entrou em prática devido a Copa do Mundo FIFA de 2014.[9]
Atualmente o metrô estuda a expansão da linha 2 ligando o Estácio a Carioca no qual seria construída a Estação Cruz Vermelha e Catumbi.
Em 2023, a estação Cidade Nova passa a funcionar também aos fins de semanas e feriados. No dia 15 de dezembro do mesmo ano, o MetrôRio anunciou que não é mais necessário fazer a transferência entre as linhas 1 e 2 no Estácio aos fins de semana e feriados. Porém, de acordo com a concessionária, em "dias de manutenções preventivas ou necessidade de ajustes operacionais", a linha precisará operar no trecho Pavuna-Estácio. Com essa nova operação da Linha 2, os trens seguirão direto para Botafogo ou General Osório / Ipanema.
Informações técnicas
A Linha 2 conta com estações elevadas e de superfície no trecho Pavuna - Cidade Nova e estações subterrâneas no trecho Central do Brasil / Centro - Botafogo (na verdade as mesmas da Linha 1, já que compartilham binários).
Alimentação
Como o restante do sistema, opera com alimentação por terceiro trilho em 750V.
Frota
Até antes da operação do trecho compartilhado, composições com carros Mafersa eram utilizados exclusivamente na Linha 1 e as composições com carros Alstom eram utilizados na Linha 2. Hoje, essa separação não existe mais, existindo composições com carros misturados.
Projeto original
O projeto original da Linha 2 seria ligar a estação Pavuna à estação Carioca / Centro usando composições de 8 carros. Por este motivo, as estações são mais compridas que as da Linha 1, a estação Estácio era uma baldeação intermediária no trajeto (por isso a precariedade no transbordo até 2009) e as dimensões monumentais da estação Carioca.
O trecho Estácio - Carioca / Centro, chamado de Lote 29, teve suas obras postergadas diversas vezes. Compreendia a ligação entre as duas estações, contando ainda com as estações Cruz Vermelha e Catumbi no caminho. Com a construção da Linha 1A, também chamada de Ligação Direta São João de Meriti-Copacabana, a construção do trecho foi adiado indefinidamente. Hoje, a estação Carioca / Centro conta com diversos estabelecimentos (lojas, lanchonetes, bar, farmácia) e uma academia.
↑«Governador visita metrô e pede compreensão do povo por obras». Jornal do Brasil, Ano LXXXVI, edição 337, Seção Cidade, página 12/republicado pela Biblioteca Nacional-Hemeroteca Digital Brasileira. 16 de março de 1977. Consultado em 11 de junho de 2019
↑«Metrô começa Linha 2 e vai desapropriar 450 imóveis». Jornal do Brasil, ano 86 edição 2, Seção Cidade, página 26/republicado pela Biblioteca Nacional-Hemeroteca Digital Brasileira. 10 de abril de 1977. Consultado em 11 de junho de 2019
↑«Metrô abre estações com samba e promessas». Jornal do Brasil, ano XCI edição 226, Seção Cidade, página 7/republicado pela Biblioteca Nacional-Hemeroteca Digital Brasileira. 20 de novembro de 1981. Consultado em 11 de junho de 2019