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Nel 1892 la società Edison presentò un progetto di elettrificazione della rete tranviaria urbana, realizzando l'anno dopo una linea sperimentale (da piazza del Duomo a corso Sempione attraverso i nuovi quartieri residenziali) per dimostrare i vantaggi del nuovo sistema. Le novità introdotte convinsero il Comune, e dal 1895 la Edison sostituì la SAO nella gestione della rete, la cui elettrificazione venne completata nel 1901. Il nuovo sistema di trasporto piacque talmente tanto che addirittura fu impiegato anche per il trasporto funebre, o il lavaggio delle strade.

Nel 1917, l'esercizio della rete urbana venne assunto direttamente dal Comune di Milano, tramite l'Ufficio Tramviario Municipale. L'ingegner Francesco Minorini sviluppò un nuovo tipo di vettura tranviaria: la serie 600.

Con la presa di potere di Benito Mussolini a Roma, il trasporto pubblico di Milano cambiò volto, partendo dalla riforma tranviaria che nel 1926 mutò radicalmente l'intera infrastruttura.<br /> <br /> L'anno seguente fu presentato il primo prototipo della serie 1500, che fu costruita a partire dal 1928, motivo per il quale divenne celebre con il nome di Ventotto. Molti di questi tram sono ancora oggi in servizio e sono diventati un'icona del paesaggio urbano milanese. L'Ufficio Tranviario Municipale venne tramutato in azienda autonoma il 22 maggio 1931, con il nome di Azienda Tranviaria Municipale (ATM).<br /> <br /> A partire dal 1933 l'ATM avviò il servizio della rete filoviaria e nel 1939 assunse l'esercizio delle autolinee interurbane gravitanti su Milano.

Con la seconda guerra mondiale il tram perse la sua importanza, a causa della penuria di energia elettrica. I bombardamenti del '46, distrussero gran parte dei mezzi e dei binari. Nella ricostruzione della città, la rete tranviaria incarnò il filo che ricucì il capoluogo lombardo, risollevandolo e portandolo verso la modernità. Nel dopoguerra nacquero nuove vetture, tra cui quelle a pianale ribassato e le vetture snodabili a doppia cassa, soprannominate affettuosamente dai milanesi "Due camere e cucina".

Nel 1964 fu completata la prima linea della metropolitana. La linea M1 "rossa" fu una vera e propria rivoluzione, che portò ad un notevole ridimensionamento della rete di trasporto tranviaria. Durante i primi anni di attività la metropolitana aveva il suo biglietto, separato dal trasporto urbano di superficie. Nel frattempo, Il 1º gennaio 1965 ATM cambiò nome in Azienda Trasporti Municipali.

Nel 1969 entrò in servizio la seconda linea di metropolitana, la verde. I biglietti rimangono ancora separati con i mezzi di superficie, ma viene aggiunta nell'offerta il primo biglietto integrato, ovviamente a prezzo maggiorato.

Tra gli anni '60 e '70 furono introdotti i tram a grande capacità (i cosiddetti "jumbotram"). Dal 3 marzo 1974 scompare dai mezzi il bigliettaio, sostituito dalle nuove macchinette obliteratrici. Il biglietto mantenne questo formato per diversi decenni, pur cambiando design più volte. Inoltre, furono introdotte le emissioni speciali, per particolari eventi o ricorrenze riguardanti la città. Tantissimi milanesi, assieme alle schede telefoniche collezionano anche i biglietti del tram.

Nel 1990 nacque la terza linea della metropolitana, la gialla. Nel frattempo le altre due linee subirono diversi prolungamenti.

Il nuovo millennio vide l'introduzione dei nuovi Eurotram nei primi anni 2000, e nel 2004 nacque il sistema SBME (Sistema Bigliettazione Magnetica Elettronica), che sostituì progressivamente il vecchio biglietto cartaceo. La nuova banda magnetica consente di verificare anche la validità temporale. In metropolitana viene introdotta la doppia validazione, in entrata e in uscita dalla stazione.

Il 2013 segna la nascita della prima metropolitana driverless in Italia. La nuova linea M5 "lilla" è stata in seguito completata nel 2015, mettendo in collegamento il Parco Nord di Milano con lo Stadio di San Siro. La tariffa urbana sale da 1€ a 1,50 €

Nel secondo decennio del secolo, il parco mezzi delle linee M1 e M2 fu aggiornato con i nuovi treni: Meneghino e Leonardo, sostituiscono progressivamente i primi treni della metropolitana.<br /> <br /> Dal 15 luglio 2019 ATM ha aderito al nuovo sistema tariffario denominato STIBM (Sistema Tariffario Integrato del Bacino di Mobilità) previsto dalla Legge Regionale di riforma del trasporto pubblico lombardo n. 6 del 2012, sostituendo il SITAM (Sistema Integrato Tariffario dell’Area Milanese) che era stato introdotto nel 1989. L'area urbana di Milano e la prima fascia dell'hinterland rappresenta la zona Mi1-Mi3 e il biglietto ordinario ha un costo di 2€.

Il 26 novembre 2022 viene inaugurata la prima tratta della linea M4 che mette in collegamento il centro cittadino con l'aeroporto di Linate. Dopo il prolungamento fino a San Babila l'anno scorso, il prossimo 12 ottobre la linea entrerà completamente in funzione, fino al capolinea San Cristoforo.<br /> <br /> ATM deve però fronteggiare l'enorme aumento dei costi energetici e il biglietto sale a 2,20 €

Tra presente e futuro, ATM punta ad un sistema di trasporto pubblico a zero emissioni, a partire dalla recente introduzione dei biglietti ricaricabili e il sistema di pagamento contactless su tutti i mezzi.<br /> <br /> Il prossimo capitolo sarà l'ammodernamento del parco mezzi in superficie, con l'introduzione dei nuovissimi tramlink bidirezionali. Inoltre ATM punta ad avere la flotta di autobus completamente elettrica entro il 2030.<br /> <br /> Anche la metropolitana non si ferma, con diversi prolungamenti già in programma, come l'estensione della linea M5 fino a Monza, e la sempre più concreta possibilità di una sesta linea.