除地铁1、2号线外，未来10年，长沙还将修建地铁3、4、5、6号线，总共6条地铁线，总通车里程达230公里。长沙市住建委党委书记、主任陈鲁青6月30日在2011中国长沙轨道交通与地产发展高峰论坛上表示，力争2011年内启动地铁3、4号线，2015年年底实现长沙4条地铁竣工通车。
地铁3、4号线大体沿“X”字布设，两大地铁线交会于大河西先导区的阜埠河路。陈鲁青透露，地铁1、2号线沿“十”字布设，满足长沙东西南北四个方向市民出行需求，地铁3、4号线沿“X”字布设，将解决长沙东北、西南、东南、西北四个方向市民出行难问题。
陈鲁青介绍，地铁3号线将从大河西先导区的坪塘镇出发，经洋湖垸生态湿地公园到达岳麓山大学城内的中南大学新校区，再往北在阜埠河路与地铁4号线换乘，然后往北下穿湘江对接白沙路，向东经劳动路在侯家塘站与地铁1号线换乘，再向东沿人民路到达车站南路后，沿车站路北上到长沙火车站与地铁2号线换乘，继而往北到达四方坪的双拥路，再折而向东下穿浏阳河后，到达长沙大学门前的洪山路，继续向东在万家丽路与地铁5号线换乘，沿福元路向东到达长沙县城星沙，最后向东到达黄兴镇附近。
地铁4号线从望城县县城出发，继而沿金星大道南下，经长沙市政府西侧与长株潭城际铁路换乘，沿枫林路向东在溁湾镇与地铁2号线换乘后，沿麓山南路南下在阜埠河路的岳麓山大学城与地铁3号线换乘，继而南下从橘子洲头以南的南湖路隧道下穿湘江，经赤黄路向东过劳动路到达武广长沙南站，最后穿浏阳河到达长沙县的黄兴镇。