2008年8月6日，北京市郊铁路s2线开通运营，运营区段为北京北站至延庆站。

2012年12月21日，北京市郊铁路s2线延伸至河北省怀来县沙城站，运营区段为北京北站至延庆站、北京北站至沙城站。

2017年12月31日，北京市郊铁路城市副中心线、北京市郊铁路怀柔—密云线开通运营。城市副中心线运营区段为北京西站至通州站，怀柔-密云线运营区段为黄土店站至怀柔北站。

2019年4月30日，北京市郊铁路怀柔—密云线全线贯通运营，运营区段调整为黄土店站至古北口站。

2019年6月20日，北京市郊铁路城市副中心线东延至乔庄东站，运营区段调整为北京西站至乔庄东站。

2019年12月30日，北京市郊铁路怀柔—密云线市内始发终到站由黄土店站迁移至清河站，运营区段调整为清河站至古北口站。

2020年6月30日，北京市郊铁路城市副中心线西延和通密线同时开通运营。城市副中心线运营区段调整为良乡站至乔庄东站，通密线运营区段为通州西站至密云北站、通州西站至怀柔北站。

2020年8月1日至20日，为完成京通铁路电气化改造工程及怀柔-密云线引入北京北站要求，市郊铁路怀柔-密云线全线停运。

2020年9月30日，市郊铁路怀柔-密云线北京北站正式开通运营，标志着市郊铁路怀柔-密云线引入北京北站。

2021年1月16日，北京城市铁路投资发展有限公司发布消息显示，市郊铁路东北环线即将简捷开通。

2021年9月20日，北京市发改委介绍，国铁集团与本市正共同编制市郊铁路五年建设行动计划，按照公交化运营理念开展市郊铁路东北环线、城市副中心线西段等重点项目方案设计工作，同时还在研究市郊铁路与城市轨道交通的互联互通。

2022年12月25日，据城铁投公司消息，根据铁路运输调整通知，自2022年12月26日起，怀柔—密云线每日增开2对往返清河站与怀柔北站的列车，车次分别为s521/2次和s523/4次。

2023年，北京加快推动“铁路e卡通”在北京市郊铁路中的应用，自12月28日起，乘客可以使用普通实体一卡通卡、北京一卡通app（含nfc）、支付宝app乘车码乘坐市郊铁路，同时在市域范围内享受与地铁（机场线除外）合并的累计优惠政策。