Con el comienzo del siglo XXI continua el proceso de ampliación de Metrovalencia. El 29 de abril del 2003 entra en funcionamiento el primer tramo de la nueva Línea 5, que enlaza con la fachada marítima de Valencia. El primer tramo cuenta con tres nuevas estaciones (Aragón, Amistat y Ayora), con 2,3 kilómetros de recorrido.
El 22 de septiembre del 2004 entra en servicio el ramal subterráneo de acceso a Torrent, con la estación Torrent Avinguda, correspondiendo a las Líneas 1 y 5. Ubicada junto a la Avenida del País Valenciano de Torrent, es una zona de expansión de la ciudad, al mismo tiempo que mejora los comunicaciones de Torrent con la ciudad de Valencia y el conjunto del área metropolitana.
El 3 de octubre del 2005 empieza a operar la nueva estación de Bailén de la Línea 5 del metro. Se encuentra al lado del túnel de los Grandes Vías, entre las estaciones de Colón y Jesús.
Conexión Puerto Aeropuerto
En abril de 2007 entró en servicio la nueva estación de intercambio metro-tranvía de la Línea 5 Marítim-Serreria y la prolongación de la línea, en superficie, hasta la dársena del Puerto (antigua parada de Neptuno, hoy Marina Real Joan Carles I).
Al otro extremo de la Línea 5 es abrió el tramo de prolongación entre Mislata-Almassil y el Aeropuerto de Manises. Este tramo tiene seis estaciones (Faitanar, Quart de Poblet, Salt de l’Aigua, Manises, Rosas y Aeropuerto).
El 12 de diciembre del 2010 se inauguraron los dos estaciones subterráneas de Alboraia: Alboraya-Palmaret y Alboraya-Peris Aragó. El 15 de mayo del 2011 entró en funcionamiento el nuevo itinerario soterrado de la Línea 1 de Metrovalencia con las estaciones subterráneas de Benimàmet y Les Carolines-Fira, que sustituyen los anteriores estaciones en superficie.
El 6 de marzo del 2015 entró el servicio la prolongación del metro hasta Riba-roja de Túria. Este hecho coincidió con la reestructuración de la red de Metrovalencia y el cambio de nomenclatura de los líneas. Así, el trayecto Alboraia Peris Aragó-Riba-roja de Túria pasa a ser la Línea 9. El itinerario empieza en la estación de Rosas, pasa por Manises y Riba-roja, con cuatro nuevas paradas: La Cova, La Presa, Masía de Traver y Riba-roja de Túria.