北京地铁8号线是北京地铁的一条线路，已开通段全长44.9千米，为北京的南北向线路，目前分为南段与北段运行，北段自朱辛庄至中国美术馆，共设车站19座，南段自珠市口至瀛海，共设站12座。其中一期线路（森林公园南门站至北土城站）贯穿奥林匹克公园，也称作10号线奥运支线，是2008年北京奥运的配套设施之一。8号线的代表颜色为绿色。
2001年，北京申办奥运会成功，大大推动了北京地铁建设的进程。2002年，奥林匹克公园设计方案向全球公开征集，评委在55个设计方案中选出了3个优秀方案。这三个方案都对北京的中轴线进行了延伸和一些处理，当选设计也不例外。
紧迫的工期让规划方曾经考虑利用已经建成的13号线或工期较快的5号线建设“奥运支线”。但由于中轴线下已有规划8号线，为了不破坏线网的完整性，规划方最终决定采用8号线规划建设奥运支线。
2005年5月，8号线一期工程开工。工程采用BT（Build-Transfer，即建设－转让）模式，建设方国有企业“中铁总公司投资联合体”建设线路，完成后由运营方回购。由于位于大兴土木的奥林匹克公园内，8号线大部分采用明挖法施工，为工程降低了难度。
2008年7月19日，8号线一期同10号线、机场线一起开通，当时8号线暂时借用万柳车辆段调度10号线列车。这兑现了申办奥运会时的一项承诺：坐地铁从机场到奥运村。虽然名为“开通”，但直至残奥会结束，都仅对持奥林匹克身份注册卡的人员和持当日门票的观众开放。残奥会结束后8号线封闭。2008年国庆节长假期间，奥林匹克公园开放游览，8号线对持有当日奥林匹克公园参观券的乘客开放。2008年10月9日起，8号线正式对公众开放运营，而此前一直封闭的奥体中心站也同时向公众开放。
在8号线一期开通之前的2007年12月，8号线二期就已经开工。二期工程全长15.8千米，分南北两段，北段自一期北端终点森林公园南门站向北延伸，到达回龙观地区，由北至南分别为回龙观东大街站、霍营站、育新站、西小口站、永泰庄站和林萃桥站；南段自北土城站起，基本沿着中轴线向南到中国美术馆附近——为了避开北京皇城和故宫，在什刹海站以南，线路由中轴线向东平移，到三期的前门站返回中轴线。这条线路连接回龙观和西三旗等居住区和后海、钟鼓楼、奥林匹克公园等商业休闲区。
为了尽快缓解拥堵，8号线二期北段（森林公园南门站至回龙观东大街站）从2012年底提前至2011年开通。由于8号线一期（奥运支线）采用的是10号线的信号系统，而二期工程使用了不同的信号系统，因此从2011年10月15日起，一期暂时停运，以便与二期进行系统联调。2011年12月31日二期北段开通试运营，一期也同时恢复运营，同时8号线专属列车和平西府车辆段投入运作，不再使用10号线列车和万柳车辆段。
南段北土城站至鼓楼大街站已于2012年12月30日通车（安德里北街站于2015年12月26日开通），剩余的鼓楼大街站至南锣鼓巷站于2013年12月28日通车，（中国美术馆站于2018年12月30日开通）。
在二期工程的基础上，作为昌平线的配套工程，8号线继续北延至朱辛庄站换乘昌平线，以分担昌平线的客流，缓解昌平线另一座换乘站——13号线西二旗站的压力。这段北延线长6.29千米，设3座车站，计划投资24亿元，于2013年12月28日建成通车。
8号线三期原为远期规划，不在2015年规划之内。但由于北京道路交通拥堵严重，作为2010年北京市交通拥堵治理措施的一部分，8号线三期被加入到2015年调整版规划之中，并于2011年4月2日开始环境影响评价公示。8号线三期北起中国美术馆站与二期相连接，向南经王府井大街、前门东大街、南中轴路最终到达大兴区五福堂站，全长17.3千米，全部为地下线，设14座车站和1座停车场。
在三期工程的基础上，8号线将继续南延。8号线四期工程（又称三期南延线）北起五福堂与三期相连接，向东南沿京福路（104国道）到达大兴区德茂站和瀛海站，全长3.4千米，地下段长约988.6米，过渡段长约347.3米，高架段长约2062.4米，设2座车站，和1座车辆段。
2017年6月26日至7月3日，北京地铁8号线三期天桥站～永定门外站左线盾构在富水砂卵石地层成功下穿北京地铁14号线永定门外站特级风险源。
8号线三期分为南北两段开通，珠市口站以南的区段于2018年12月30日开通。而北段线路由于经过王府井、前门等区域，沿线有大量文物和其他建筑，以及既有管线和地铁1、2号线、北京地下直径线隧道，2018年无法通车，8号线暂时在南北两段分段运行。2021年三期北段建成后，8号线将贯通运营。
一期的4座车站中，北土城站可以与10号线换乘。4座车站都进行了专门的室内设计：北土城站的8号线部分为青花瓷设计，奥体中心站采用了运动主题的设计元素，奥林匹克公园站的天花板加入了“泡泡”的设计，森林公园南门站整体是森林的设计。
除北土城站外，各个车站均在奥运中心区内。奥体中心站位于奥体中心旁，另一侧是中华民族园。奥林匹克公园站位于奥林匹克公园中央地带，为国家体育场“鸟巢”、国家游泳中心“水立方”、国家体育馆、国家会议中心等设施提供服务。森林公园南门站位于奥林匹克森林公园南门外。
二期北段的6座车站中，霍营站可以与13号线换乘、其北延线车站中，朱辛庄站可以与昌平线换乘。除朱辛庄站外，其他车站天花板均采用类似马赛克拼接的装饰风格，天花板中部设置灯带，取中轴线的寓意。这8座车站的风格相同，但是灯带和天花板的色调每站并不相同，一座车站使用一种颜色。
二期南段的6座车站中，鼓楼大街站可以与2号线换乘、南锣鼓巷站可以与6号线换乘。鼓楼大街站仿照鼓的圆形灯饰，与车站所在地鼓楼的地域特色相呼应。什刹海站的装修风格贴近北京传统古建风格，设计上以北京传统市井的灰色调和青砖的肌理为背景。南锣鼓巷站位于北京市保存最完整的四合院区，因此站内设计风格突出展现了老北京民居特色与风俗文化，车站装饰仿照四合院的灰砖、檩条、砖雕等元素。
二期北段开通后，采用南车四方机车车辆有限公司生产的SFM12型列车，每节车厢共4对车门，为电动内藏门，停放于平西府车辆段。除了在夏季有空调装置为乘客提供凉风，在冬季，座椅下有电取暖装置提供取暖，列车车窗能打开20度的角，保证室内的空气与外部对流。
二期北段开通前，8号线作为“奥运支线”借用10号线的DKZ15型列车；由于列车是通过8号线和10号线的联络线到达8号线运营，因此当时的8号线不设有车辆段或停车场。
