Do ponto de vista do comportamento morfológico do português atual, o sistema de transporte conhecido como metropolitano resulta da conversão do adjetivo metropolitano, que deriva do radical de metrópole, metropol-. No entanto, a análise de metropolitano tem também de ser enquadrada por uma perspetiva histórica, como demonstra uma nota etimológica do Dicionário Houaiss (s. v. metropolitano; desenvolveram-se as abreviaturas):

«latim metropolitānus, a, um, "da metrópole", adjetivo também ligado a metropŏlis, is < gr. mētrópolis, "cidade-mãe, metrópole, cidade natal", usado na administração eclesiástica, e, a partir do século XVIII, com acepção urbana atual; para a acepção sistema de transporte urbano, compare metrô.»

A forma metro (ou metrô no Brasil) é uma truncação de metropolitano, motivada por um uso homólogo verificado em francês (idem; abreviaturas desenvolvidas):

«francês métro (1891) [com o mesmo significado], abreviatura substantivada do adjetivo francês métropolitain no sintagma chemin de fer métropolitain (1874), "caminho de ferro subterrâneo metropolitano", na acepção "caminho de ferro urbano" é empréstimo ao inglês norte-americano metropolitan (1867), "metropolitano", e este do latim tardio metropolitānus, a, um, "de uma capital", literalmente "de uma cidade-matriz, mãe", derivado de metropŏlis, is "metrópole" < mêtra, as "matriz, útero", e pólis, ēos "cidade"; (d1920) ocorre no Brasil como metrô e em Portugal como metro [...].»