1999年4月，中国政府批准《深圳捷运一期工程可行性研究报告》，同时批准深圳捷运开工建设，一期工程包括一号线的罗湖至香蜜湖段和四号线皇岗至少年宫段，全长14.825千米。

2006年12月23日，深圳捷运2号线试验段工程开工典礼在世界之窗站工地举行。

2007年8月22日，深圳捷运2号线土建6标举行开工典礼，标誌着2号线首期段全段开工。12月19日，深圳捷运2号线东延段2221标举行开工仪式，标誌着东延段正式开工。

2014年7月31日，深圳捷运2号线全线覆盖免费WIFI。11月6日，深圳捷运2号线全线覆盖移动4G。

2015年12月28日，深圳捷运2号线三期8号线一期主体工程项目开工。

2016年2月25日，深圳捷运2号线开往赤湾方向的列车在超尖峰时段（07:36-08:32）行车间隔由5分钟压缩至4分钟。

2018年4月10日，深圳捷运2号线轨道交通建设技术创新与实践荣获广东省科学技术奖励重大工程类二等奖。

2018年10月30日，深圳捷运2号线最小行车间隔由3分15秒压缩至3分钟，早高峰将实施大小交路，开行新秀站至湾厦站的区间车，各站的首班车也将分别提早5至15分钟，新秀往赤湾方向末班车将延长8分钟，于23时08分自新秀站开出。

截至2019年1月，深圳捷运2号线共有29个站点，其中市内捷运换乘站9站。

深圳捷运2号线西起南山区赤湾站，途经蛇口片区、南山中心区、下穿欢乐谷、华侨城、安托山后沿侨香路行进，沿莲花路、新洲路至深南大道东行，经福田中心区、中心公园、华强北片区，从荔枝公园转入深南路，设大剧院站、湖贝站、黄贝岭站，绕过新秀立交，止于罗湖区新秀站。

2018年7月20日，深圳捷运2号线全天运送旅客66.8万人次。

深圳捷运2号线每列车採用6辆编组，车体为铝合金整体焊接式鼓形车体，运行速度为80千米/小时，车辆设计寿命为30年。列车採用了牵引传动系统及TCMS（列车控制系统）产品，制动方系统採用了EP2002控制单元；在内装结构上，安装了无骨架的顶板整体吊挂模组、挡风板整体安装模组及中间端墙模组和司机台墙板一体模组；深圳捷运2号线车辆侧墙内装墙板採用整块铝板压膜成形工艺，採用陶瓷喷涂工艺，墙板採用陶瓷喷涂后能够保证车辆防火性能更好；採用高亮度LED客室照明系统，较之普通照明系统具有寿命长、光效高、无辐射、低功耗等优势，有效节约电能，实现了中国国内捷运车照明系统的升级换代。

深圳捷运2号线工程信号採用基于无线通信的列车控制系统，即CBTC移动闭塞系统。保障列车能以较高的速度和较小的间隔追蹤运行，提高运营效率。同时，信号系统也支持非CBTC列车和CBTC列车同时线上上混跑，提高系统的可用性。

深圳捷运2号线工程环境条件複杂，沿线工程地质岩层起伏较大、地层软硬不均（既穿越了淤泥软弱地层，也穿越了微风化花岗岩层），穿越填海区长度达7千米以上，8次下穿既有运营捷运的线路，是国内目前在填海区下穿最长、实施难度最大的捷运线路。

深圳捷运2号线三期的项目有通讯光缆数十万米，给排水管道近万米，电力管线一万五千余米，燃气管道千余米需要在不到一年的时间内全部完成迁改，为主体施工创造工作面。

深圳捷运2号线三期工程西起已运营深圳捷运2号线终点新秀站，终点设于莲塘站，是联繫莲塘与罗湖中心、福田中心以及南山中心的城市轨道干线，线路长3.9公里，设莲塘口岸站、仙湖路站、莲塘站，全线为地下线路。建设期为2015-2020年。2015年12月28日，深圳捷运2号线东延线开工建设。深圳捷运2号线三期工程的主体结构预计于2019年3月份全部完工，预计在2020年底，深圳捷运2号线将从深圳西部的蛇口一路贯通到东部的莲塘口岸，同时接驳前往盐田的8号线。