温州轨道交通共规划建设2条M (Metropolitan rail)线M1、M2 (目前M线的研究工作暂缓)，4条S(Suburban rail)线（S1、S2、S3、S4）。
4条S线总投资约800亿元，或成为温州投资最大的项目。
2011年11月11日起建设S1线试验段，2013年全线动工，2017年底开通（桐岭-温州火车站）部分区段。
2016年12月30日温州市域铁路S2线一期工程正式开工建设 为东西走向通勤快线，构建未来温州大都市核心区两中心——中心城和瓯江口新城的快速联系通道，承担都市区范围内东西向组团间快速交通联系，串联瓯海中心区、中心城区、龙湾中心区与洞头中心区，并服务火车南站。
该线西起桐岭，沿甬台温客运专线、既有金温铁路通道敷设，在龙湾区以东沿机场大道到达半岛地区，于洞头区以西终止，全长77公里。该线预留了空间，今后还可与城际铁路对接。2011年10月26日，在市政协召开的温州市域铁路规划建设情况通报会上，市铁投集团相关负责人表示，市域铁路S1线一期工程前期工作已基本完成，将于2011年11月11日开工。2011年11月11日，温州市域铁路S1线试验段（石坦隧道）开工建设。
因用地方面的原因，经省发改委同意，市域S1线工程线路有调整，西端由铁路温州南站延伸至桐岭，东至洞头，全长77公里，平均站间距2.8公里。项目建成后将方便城市居民日常出行，缓解交通压力，有利于促进我市“东拓、西优、南连、北接”城市发展、构建温州都市综合交通运输网络。一期工程为桐岭站~瓯采站区间，全长51.9公里，其中地下线14.3公里。根据计划，这条轨道交通原定2013年完工，由于拆迁等各方面原因，直至2014年才正式开工，现计划2017年开通部分区段。温州市域铁路S1线一期工程共设车站20座，其中预留站两座，设计时速120公里/时。建成后，从温州站到机场最快19分钟，从温州站到温州南站最快30分钟。投资估算152.3亿元。温州轨道交通S1线还被列入省“十二五”发展规划。
截止2016年1月，S1线一期工程龙湾段、瓯海段；S2线一期工程已开工建设。
温州市域铁路近期建设规划
2012年9月，温州市域铁路近期建设规划获国家发改委正式批复。批复同意2012-2018年，规划实施S1线一期工程、S2线一期工程、S3线一期工程，实施线路长度140.7km，总投资约432.3亿元。
S1线一期工程：西起沿海铁路温州南站南端潘桥镇，向东北绕出至温州西站，沿既有金温铁路通道至温州东站，过温州东站后线路折向西南沿龙湾区南洋大道、前房路至机场，在机场航站楼西侧设机场站，出站后向北跨瓯江南口至灵昆岛折向东至近期工程终点半岛二站。
一期工程总长度51.9公里，其中地下线13公里，高架线路32.24公里，山岭隧道1.3km；桥隧比90%。一期工程共设置20座车站；近期开站20座，地面车站2座，高架车站15座，地下车站3座，近期工程平均站间距3.5km；预留车站2座，远期平均站间距2.5km。建设期限2012-2016年，投资估算153.2亿元。
S2线一期工程：位于温州沿海交通走廊内，北起虹桥镇设虹桥站，沿规划明强路经石帆镇设石帆站至天成，之后向南沿规划六环路至乐成新区站，于瓯江北口公铁两用桥过江至永强机场，出机场站后沿滨海大道向南进入瑞安境内，继续沿滨海大道南行，终点至莘阳大道。
一期工程总长度68.819km，桥长64.928km，隧道及地下线长11.078km，桥隧比为93%。S2线一期共设置车站17座，其中地下站1座，地面站1座，高架站15座；平均站间距4.8公里。建设期限2013-2017年，投资估算216.7亿元。
S3线一期工程：在莘阳大道与S2衔接，之后沿莘阳大道南行，跨越飞云江后，沿温瑞大道、人民路西行至甬台温铁路鳌江站，在站前广场新设市域轨道交通S3线鳌江站，为一期建设终点。
一期工程总长度19.97km，高架线17.533km，山岭隧道2.161km；桥隧比98.6%。S3线一期工程设站7座，分别为莘阳大道站、安阳中学站、新城广场、宋桥、平阳、昆阳三中、鳌江，平均站间距3.29km。建设期限2014-2018年，投资估算62.5元。 第一个特点是“向东面海”发展。温州城市发展总体向东、面海，这必须有交通支撑，所以，市域铁路规划建设也是“向东面海”。如S1、S3线向东延伸，S2是一条沿海线路。
第二个特点是组团式、网络型。温州市域铁路要把我市现有城市组团连接起来，形成网络型的城市格局。
第三个特点是紧密结合“1650”大都市战略。市域铁路有77个站点，希望每一个站点能成为新区域的核心，周边集聚农房建设，形成城市综合体等。
第四个特点是走TOD模式。世界上做城市轨道交通主要有两种路径，叫SOD和TOD。SOD就是交通疏导型轨道交通，TOD就是交通引导型的轨道交通。我市希望通过交通建设引导城市发展，拉大城市框架。
第五个特点是绿色交通。轨道交通是绿色、环保的交通，可以通过其发展，带动公共交通出行量，从而缓解小汽车废气排放给环境造成的污染。 市域轨道交通可供选择的制式有两种：国铁制式和城市轨道交通制式。国铁制式，就是采用铁路制式系统，适用于速度快、站间距较大的市域轨道交通网络。
温州市域铁路S线网由4条通勤线路组成，总长301.3公里，设站77个，其中换乘站12座(含与城市轨道、区域干线换乘站)，平均站间距4.1公里，每条线路长度超70公里，对时间目标值及速度目标值要求更高，地铁或轻轨制式难以满足功能要求。
温州通勤铁路服务对象主要是都市区范围内中长距离的旅客出行，重点解决大都市区中心城区与外围各组团间的旅客联系，都市区各组团间旅客交流，以及为沿途城市组团之间的客流提供快速、大容量、公交化的公共交通服务，同时兼顾主中心内部部分中、长距离城市客流出行。
同时，从市域铁路S1线线路分布情况看，其一部分线路倚靠既有金温铁路沿线，可与干线铁路形成有机相连的运营系统，共用既有铁路资源，包括站场设施、检修设备、车辆基地等，节省新设施设备的投入以及运营等费用。市域铁路网在温州南站、雁荡山站、苍南站预留与国铁线路互联互通条件，采用国铁制式，将来铁路体制改革后，市域铁路列车可根据需要驶入国铁线网中，直达丽水、台州、宁德等周边城市，扩大城市影响范围，促进区域中心城市建设。
温州市区范围小，人口密，土地资源紧张，交通拥堵、房价高等矛盾显现。因此，需要通过市域铁路建设拉大城市框架，合理开发沿线土地，提高城市竞争力。中心城区建设城市轨道交通代价巨大，目前政府财力有限，先行建设市域铁路，可在温州大都市范围内通过“轨道+物业”积累资金，反补于中心城区城市轨道交通建设，实现温州市轨道交通滚动发展。 出行时间大大缩短
根据调查结果，2009年温州市区居民人均日出行次数2.21次，平均每次出行时间是28.73分钟，平均每天用于出行的时间是62.9分钟。居民出行的主要方式是公交车、私家车、自行车、摩托车和步行。通勤性质的出行目的占居民出行总量的71.3%，是居民出行目的的主要组成部分。居民出行时间分布呈明显的双峰型，早高峰持续时间较长。
S1线是通勤快线，线路设计时速为120公里/小时，平均旅行速度50～60公里/小时。从城市最西端的温州南站到东部的灵昆半岛地区或永强机场，运行时间在50分钟左右，从市中心(如温州火车站)至温州市西部或东部，运行时间在30分钟以内，还可以避免路阻等不确定因素。因此，市域铁路可以大大提高出行效率，缩短出行时间，缓解高峰时段出交通压力。
建成后的市域铁路S1线总长77公里，如果选择平均旅行速度25～35公里/小时的城市轨道交通制式(地铁或轻轨)，全线运行时间逾2小时；而采用国铁制式，则可缩减至1小时左右，也就是说从市中心(如温州火车站)至市区东西两端，运行时间能控制在30分钟以内。
串联大都市格局的快线
温州大都市区在自然地理环境影响和产业带动下，现状呈“分散布局、组团发展”阶段。前不久公布的第六次全国人口普查结果显示，2010年11月1日零时，温州市区常住人口为303.95万人，按照全新标准，我市人口已迈入特大城市行列，人们频繁往来于各县(市、区)。虽然市域范围内已初步形成普通公路网，但由于近年来机动车增长迅猛，高峰期间各高速出入口、进城主要道路交叉口会出现车辆拥堵现象，给市民出行造成不便。
因此市域铁路首先应当考虑解决市域层面上的组团城市相连问题，为温州大都市区主中心与副中心之间以及沿途城镇的客流出行提供快速、大容量、公交化公共交通服务。
