本路線の地下区間は、開削工法とシールド工法によって建設された[19]。割合は開削工法が約8割、シールド工法が約2割である[20]。

特徴的な開削工法の区間として

町屋駅から根津駅にかけては地上を通る都道313号（尾竹橋通り）・都道457号（道灌山通り）・都道437号（不忍通り）の幅が十分でないことから、途中の西日暮里駅、千駄木駅を含めて上下2層の駅間トンネル・駅構造となっている[21]。

大手町駅（厳密には日本橋川の神田橋付近）から日比谷駅にかけて都営地下鉄三田線との並行区間（同時施工・営団が東京都から受託施工）となっており、日比谷通りの地下を千代田線は東側、三田線は西側（皇居側）を通っており、両線のトンネルが一体構造となっている[22]。日比谷通りの幅員の制約により、千代田線と三田線の駅を並べて設置することはできないことから、約2 kmの並行区間に約500 m間隔で駅を設置することとし、千代田線大手町駅、三田線大手町駅、千代田線二重橋前駅、三田線日比谷駅、千代田線日比谷駅が交互に設けられている[22]。

霞ケ関駅の建設地点には旧・海軍省の地下防空壕跡があったため、このうちの約半分を取り壊して建設した[23]。

シールド工法が採用されたのは[24][25]

北千住 - 町屋間の隅田川横断部（単線並列・総延長約1.5 km。隅田川工区と千住緑町工区に分かれている）

この区間ではA線・B線のトンネル間が最大85 mほど離れている[26]


湯島 - 新御茶ノ水間の外神田2丁目の民有地と神田川横断部（単線並列、延長496.5 m）

霞ケ関 - 国会議事堂前間（単線並列、延長353 m）

国会議事堂前 - 赤坂間（複線・延長283.0 m）

乃木坂 -　表参道間（単線並列・延長315 m、複線・延長165.6 m）