徐州轨道交通主要功能集中在提升城市交通效率和区域间连通性上。1号线一期、2号线一期和3号线一期工程，总长度为66.95公里，覆盖杏山子工业园至高速铁路站，形成主城区东西向的主轴线。它连接了老城的三大商业中心（彭城广场、人民广场、淮海广场），两个铁路枢纽（徐州火车站、高铁客运东站），以及坝山片区中心，为沿线的医疗、教育等重要区域提供便捷交通。1号线还设有停车场和车辆段，通过既有地方铁路支线与国铁系统相连。
2号线的建设从霸王山南侧延伸至新城区东，旨在连接老城中心和徐州新区中心，以及客运北站、客运南站和新区客运站等公路枢纽。通过与城市的“双心”区域形成直达轨道，促进新区发展，同时强化主城区的“十字型”轨道网络，提高整体交通效率，带动沿线土地开发，推动新区开发和老城区改造。
3号线和4号线为长远规划项目，将在现有轨道网络基础上扩展，增强“双心”区域与其他外围组团的连通性，提升线网密度和覆盖范围，优化轨道交通服务。3号线从后蟠桃村出发，途经重要站点如徐州火车站，终点至林场站；而4号线则从驮蓝山路延伸至矿大新校区，进一步完善城市轨道交通网络，促进都市圈内外区域的紧密联系。
徐州轨道交通线网规划，立足主城区，面向都市区。第一层次以总体规划确定的主城区约300平方公里建设用地范围和铜山新区为规划重点；第二层次为都市区和市域范围。规划立足近期（2020年），面向远景（2050年）。徐州轨道线网规划体现分阶段城市建设重点，考虑未来发展的不确定性，保持一定弹性等原则，但总体规划思路和交通方向是不会改变的。