广州地铁1号线是广州市第一条通车的城市轨道交通路线，连接荔湾区芳村西塱至天河区的广州东站。路线代表色为黄色，车厢编组为六节。
1号线大致呈南北-东西走向，以地面的西塱站为起点往北，在开往花地湾站的途中转入地下，沿花地大道延伸至芳村站，下穿珠江和沙基涌至黄沙站，经丛桂路东侧，宝华路西侧，华贵路东侧至龙津路口后下穿建成区，到达中山七路后折向东，沿中山路通过陈家祠（中山七路）、西门口（中山六路）、公园前（中山五路）、农讲所（中山四路）、烈士陵园（中山三路）、东山口（中山二路）、杨箕（中山一路）等人口稠密、商业集中、人流繁忙的站点，然后下穿广州大道和天河村至体育西路，经过天河南一路后下穿正佳广场，再经体育东路、林和东路往北，进入广州东火车站前折向西北到达终点广州东站。路线全长18.497公里，其中地面线2.048公里，地下路线16.449公里。
其落成通车后大大缓解珠江隧道、中山路和珠江大桥的交通压力，加强芳村地区与中心城区的联系，同样亦为广深铁路及广九直通车使用者进入广州市区提供便利。
1号线的车辆段为西朗车辆段，位于西塱站和坑口站区间西边。控制中心设于公园前站上盖物业内的公园前控制中心，与2号线、8号线共用。
1987年，当时的广州市人民政府准备引入法国资本进行地铁建设，当时出现了四个方案，在初步方案1中，出现了现有1号线的雏型。当时线路通过黄沙后走线行经多宝路，而且转弯进入中山路后，在荔湾路口东侧设有中山八路站，随后直接前往西门口站。而当时的杨箕村站则设于现时中山一立交东侧，同时东山口和杨箕村两站之间亦设有梅花村站。而天河段则位于天河东路-天寿路，在天河路口设体育中心站（即现石牌桥站东侧），以及天河北路口设天河北路站。随后线路转西北方向下穿林和村直达广州东站，同时预留条件供线路延伸至天平架地区。
在征求市民意见后，最终形成了“十字线网”的规划。在这个规划中，1号线通过黄沙后走线被东移至宝华路，随之中山八路站被东移至陈家祠东侧对开的中山七路并易名中山七路站（现陈家祠站），1号线终与中山八路无缘。杨箕村站则与梅花村站合并为现时的杨箕站，移至梅东路口。而天河段则改行天河南一路再转入体育东路，在体育西路口增设体育西路站；体育中心站随之西移至天河体育中心东门邻近的体育东路地下，天河北路站取消。此时线路已基本稳定，后来部分车站站位微调，位于火车东站的车站从南北向改为东西向，同时预留条件供线路延伸至沙河。
1993年12月28日，一号线正式开工兴建，由日本青木建设在内的多家承建商承建。工程中同时配合中山四、五路的拓宽，沿路大量骑楼被清拆，令包括艳芳照相馆、惠如楼、大学鞋店、新陶芳大酒家等老字号受到影响，需另觅铺位经营，惟中山六路一带骑楼得以保存。而沿线受拆迁影响的居民，大多搬迁至同德围居住。时任广州市长黎子流亦因而被市民戏称为“黎拆楼”。芳村至黄沙之间的过江段则为沉管隧道，该段与珠江隧道一同建设。
1997年4月18日，体育西路站封顶，标志着一号线16座车站全部封顶。1997年10月3日，全线盾构隧道主体工程完成。1998年9月30日，全线热滑成功。
1997年6月28日，西朗站至黄沙站五站通车投入服务。当时为观光试运营，全程票价5元，班次30分钟一班。1999年2月16日，是日亦为大年初一，黄沙站至广州东站11个车站投入服务，全线通车并作观光运营。同年6月28日，全线开通商业营运并在公园前站举行开通仪式。建造共历时66个月。总投资122.616亿元人民币，平均每公里造价6.629亿元。
因考虑站台乘客安全和节省能源，地铁公司于2004年决定为营运中的1号线全线加装屏蔽门、半高式安全门，并展开站台风道及管线改造工程，是中国大陆首条地铁旧线加装屏蔽门系统的项目。屏蔽门及半高式安全门由方大集团提供。
2006年，加装工程全面开工，加装工程于每晚收车后到第二天开始服务前进行。同年年底，样板车站黄沙站改造加装完毕并投入使用。随后的2007年至2008年间，地下站多批车站的屏蔽门投入使用。
2008年12月，芳村站的屏蔽门投入使用，为地下站最后一个安装屏蔽门的车站，之前落成的车站开始实现联动；2009年1月，坑口站的半高式安全门投入使用；2009年2月，花地湾站的半高式安全门投入使用。2009年7月22日，西塱站的半高式安全门投入使用，至此全线屏蔽门及半高式安全门均已安装完毕并投入使用。
2011年3月18日，考虑到一号线全线已安装屏蔽门及安全门，列车进站已经没有鸣笛的必要，一号线取消了已执行了十多年的列车进站鸣笛的规定。
2008年起，广州地铁对西朗车辆段进行了扩容改造工程，新增了4条露天停车线及进行了其它一系列改造。
一号线共设16个车站，其中地面车站2座，地下车站14座。
1号线目前采取单一线路运营，所有列车皆往返西塱站及广州东站之间。
1号线作为广州市第一条地铁线路，策略性地串连起芳村和珠江北岸老城区以及天河区西部的新发展区，途经广州中心城区多个核心地带，包括传统和新兴商业区（长寿路、公园前、烈士陵园、体育西路等）、各新旧住宅区以及多个重要地标。同时也连接当时新建的广州火车东站以及芳村客运站两大交通枢纽，承担起对外门户的作用。在广佛地铁首通段通车后，更成为来往广佛两地中心城区的必经之路。因而1号线全线通车后发展至今，已经成为广州市区一条重要的东西走向大动脉。
虽然1号线已不再延伸，但随着广州地铁线网不断拓展，对广州市内外各地的覆盖不断增加，1号线的客流数据一直水涨船高。现时日均客流已突破一百万人次，位居广州地铁各线前列。再加上1号线行经的中山七路到中山一路的路面经常出现交通挤塞，令不少来往中山路沿线的市民转投地铁出行，令1号线全天候的载客量一直居高不下，尤以陈家祠至体育西路一段为甚。早晚高峰期列车经常都会出现挤迫的情况，重点换乘站（公园前、体育西路等）的站台更是水泄不通。
1号线部分路段不时会有限速的措施（其中一部分是受正在进行的接触网柔改刚工程影响），截至2012年7月，长寿路至黄沙区间双向限速（一说该区间的限速为上盖物业施工所致）。
1号线的列车在通过公园前站两端和西塱站北端时，有时会发生临时停车。同时其它线路亦会有此种现象。这个主要是因为高峰期客流密度高，投入服务的车辆多，前方车辆未能及时完成上下客造成延误，受准移动闭塞在追踪精度上的局限使得后方车辆未能获准进入下一区间所致，类比到路面汽车交通则相当于遇到红灯，并不是故障，在可控情况下更不会产生追尾。但随着一号线批出信号系统改造方案设计，相信这类情况会大大减少。
1号线由于建造年代早，当时规划亦未预计到现时规划有众多线路与1号线交汇。故建设时只在西塱站，体育西路站预留换乘结构，公园前则直接建设成换乘站，其余车站均没任何换乘预留。
由于没有预留结构，如杨箕站，则只能改造原有出入口通道作为换乘通道，而出入口通道设计时没有考虑到其作为换乘通道的客流量，一般比较狭窄。而且为了不影响原有车站的结构，新建车站一般离原有车站有一段里程。故换乘时所走路程较长，亦可能相当拥挤，较为不便。
2017年6月28日开始，本线在工作日高峰时段（7:30-9:30、17:00-19:00），在往西塱方向的第一节车厢设置女性车厢。
届时运营方面将通过站内广播、告示、墙贴、地贴、车厢包装等方式进行宣传，并在初期增加志愿者在站台进行引导。但广州地铁官方强调，女性车厢为倡导性质，并非专用。公共交通上进行强制性区别对待缺乏法律依据，专用也不符合男女结伴、家庭结伴出行的实际情况。广州地铁会在对试点情况进行评估总结并听取社会意见后做出进一步决定。
其实早在该措施实施之前，广东省政协委员苏忠阳提议在广州和深圳的地铁线路上设置女性车厢，之后深圳就展开研究设立女性车厢的想法。针对这一想法，广州地铁官方对已开通10条线路的客运量、满载率、客流强度和搭乘人群进行了综合分析，最终决定选取各方面数据比较适中的一号线作为试点。广州地铁表示，通过设置女性车厢，不断弘扬“关爱女性、尊重女性”的文明理念。
1号线所有列车均采用A型车6节编组，设计时速80 km/h，均为VVVF交流传动，设计寿命30年。下表记录了各列车不同的参数：
1号线自通车至2006年，只有全数21列的进口安达-西门子模块化列车（A1型列车）营运；后来为加强本线班次，由2006年至今以两款列车行走，一为安达-西门子模块化列车，另一款为增购的长客-庞巴迪Movia 456列车（A3型列车），共7列（其中一列在2号线行走）。后来于2012年始，原本营运于2号线（8号线）的Movia 456型列车（A2型列车）由于A5型列车的投入而调配至本线及8号线。部分列车由于改变了配属线路，车号亦发生了改变，具体请参阅广州地铁长客-庞巴迪Movia 456列车#列车编组。
A2型和A3型均设有乘客信息显示系统：A2使用安装于车厢连接位上方的橙色字体LED点阵显示屏；A3则安装于乘降门上方的连续式闪灯线路图。A1型由于生产以及营运时间较早，该批所有列车不设闪灯路线图和LED显示屏。
值得一提的是，在A3型列车到货前夕，由于计划大部分投放于1号线，当时临时借调了数列A2型列车往1号线，供1号线司机及西朗车辆段熟习该款列车的驾驶及维护保养。
2008年5月23日，一号线一列车从广州东站开往西塱，途经公园前至农讲所区间时突发供电设备故障，导致下行线长寿路至农讲所供电路线停电，在该区间内行驶的列车须立即靠站停车。
2012年1月22日及30日，一号线由于设备电源出现故障而引起信号故障，影响9班列车出现晚点。
2013年5月29日早上7时40分，1号线列车驶至公园前站附近时，有乘客突然强行拉闸打开列车门，更有乘客惊呼列车上有汽油泄漏，现场秩序一度混乱，事故导致列车延误近20分钟。在晚8时许，广州地铁警方通报称，携带易燃违禁品进入地铁的嫌疑人落网。
2017年6月2日早上6:31分，因为供电故障，芳村--西塱站间暂停服务，列车延误约10分钟，故障在约8:54分恢复。
2019年5月7日19:40许，花地湾至坑口区间发生接触网供电故障，行车受到影响，其中，广州东站至芳村站正常运营，芳村站到西塱站维持有限度运营，同时启动芳村、花地湾、坑口、西塱站的公交接驳。至21:10供电故障排除，全线逐步恢复正常运营。
由于1号线的规划已宣告结束，西塱站没有延伸条件，广州东站虽然有延伸条件但未有延伸规划，因此1号线两端暂不会延伸。换乘站则随新线路开通而继续增加。
自一号线投入营运起，便有发生过接触网突发断线导致服务中断的事件。1997年至2004年4月期间，广州地铁曾在坑口—花地湾区间实验性地将原有柔性接触网更换为刚性接触网，后推广到二号线及以后的新路线（除使用第三轨供电的四、五、六号线）中。
2005年，“柔改刚”工程开始筹备。
2007年12月5日，体育西路—杨箕区间率先开始实施“柔改刚”，列车经过时限速30公里/小时运行。11日，该区间完成改造。
目前，一号线正逐步在其余区间进行“柔改刚”，受工程影响，列车在经过这些区间会限速运行。
2011年1号线曾进行全线车站墙面翻新工程，铲除原有墙面的瓷砖并改为统一的灰色石板，后因广州市第16中学学生陈逸华的“举牌反对”引起媒体关注，市民纷纷质疑翻新的合理性，以及争论翻新工程是否破坏1号线车站原有的装修设计特色。最终翻新工程中止，只完成部分已开工的车站，包括长寿路、杨箕、体育西路和广州东站（仅站厅），其余车站暂时维持原样。2017年第一季，广州东站1号线站台开始更换墙面瓷砖及假天花吊饰，更换的瓷砖和吊式颜色与原有的相近。随后其余各地下车站亦相应开始更换墙面瓷砖及吊饰，以尽量接近原有装修风格的方式完成车站翻新。
根据《佛山市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要（征求意见稿）》中，佛山将积极推进广佛两市城市轨道网络对接建设，其中将会启动广州地铁1号线延伸至三山新城规划衔接的方案。唯1号线西朗站和站后越位路轨均位于地面，南面即为花地大道南及上方的高架桥，若1号线直接延长则需要对花地大道南或1号线自身进行改造，预计工程量极为巨大。该计划最终改为以佛山11号线经过三山新城，并以换乘广州10号线以及11号线的方式接入广州地铁线网。
鉴于1号线原有信号系统老化严重，部分设备停产，为了保障日常运营秩序，拟对全线信号系统进行升级，目前处于前期准备中，据目前的招标信息，将会升级为较新版本的西门子信号系统。
