該線原為1996年起以BOT模式籌備的中正機場捷運計畫,但因資金、包商、周圍開發等因素中止,2002年後改為政府收回規劃與興建,並在2009年委由桃園國際機場所在的桃園縣(今桃園市)籌組桃園捷運公司來經營。政府自建路線大致沿用原中正機場捷運規劃,機電係統則改為鋼輪標準軌距;正式名稱定為臺灣桃園國際機場聯外捷運係統(Taiwan Taoyuan International Airport Access MRT System),政府、民間與媒體則多以機場捷運[2][3]、機捷或桃園機場捷運稱之。整體工程建設期10年,最初預計2010年完工通車,但因直達車方案、號誌達成率等延誤使工程嚴重滯後,通車時程經過6次變更,預算也增加到新臺幣1,277億元;最終於2017年2月2日起試營運、並將在同年3月2日正式營運[1],較晚動工的中壢市區段(環北站至中壢車站)則預定2018年6月完成[4]。
該線營運時速設計為110公裏,但實際營運時將會維持在100公裏左右。