TransMilenio es un sistema de transporte de tipo BRT, que hace parte del sistema de transporte masivo de Bogotá y Soacha cuya entidad gestora es la Empresa de Transporte del Tercer Milenio S.A. Su construcción inició en 1998 y fue inaugurado el 4 de diciembre de 2000. La operación inició de manera gratuita el 18 de diciembre de ese año con las troncales (líneas) de la avenida Caracas (hasta la avenida de los Comuneros) y la calle 80, extendiéndose hasta el 6 de enero de 2001, fecha en que se inició la operación comercial. Desde entonces se han abierto nuevas troncales. Forma parte del SITP, junto con los servicios urbano, complementario y especial, que circulan por los barrios y vías principales de la ciudad.
El sistema está inspirado en la Red Integrada de Transporte de la ciudad de Curitiba (Brasil).
El sistema TransMilenio es el tercero de este tipo BRT desarrollado en América Latina (el primero fue el de Curitiba en Brasil y el segundo el trolebús de Quito en Ecuador).
En el sistema TransMilenio inicialmente se implementó una uniformidad total en cuanto a color de los buses articulados, sin importar la ruta, actualmente el color rojo se mantiene y se combina con otros según el tipo de bus: extremos amarillos para el biarticulado, extremos grises para el bus dual, franjas verdes para los buses duales híbridos y ambientalmente sostenibles.
En sus primeros días de prueba, el 18 de diciembre de 2000, TransMilenio inició principalmente la operación de manera gratuita con 21 estaciones de las cuales estaban comprendidas toda la troncal Calle 80 entre la estación de Cabecera de la Calle 80 hasta la estación sencilla Polo, incluyendo las estaciones intermedias Avenida Ciudad de Cali y Granja - Carrera 77, y la troncal de la avenida Caracas con las estaciones: Tercer Milenio, Avenida Jiménez, Calle 19, Calle 26, Calle 45, Calle 57 y Flores.
El 26 de diciembre del 2000, se habilitaron más estaciones de la troncal avenida Caracas, las cuales fueron: Calle 22, Calle 34, Avenida 39, Marly, Calle 72 y Calle 76.
El 14 de febrero de 2001, entró la última estación pendiente de la troncal avenida Caracas, Calle 63, quedando todo el tramo habilitado en su totalidad.
En el segundo trimestre del año 2001, en el mes de abril, el sistema TransMilenio comenzó a extenderse hacia el sur hasta la estación Olaya, más tarde el 12 de mayo de 2001 el servicio se extiende con la tercera troncal de la Autopista Norte desde la estación Héroes, la que funcionó durante un tiempo como fin de la línea hacia el norte. El 23 de junio de ese mismo año la troncal de la avenida Caracas sur se extendió hasta la estación Molinos, culminando el 6 de agosto con la puesta en marcha de la segunda cabecera del sistema conocida como el Portal Usme y la extensión de la troncal Autopista Norte con la puesta en marcha de las estaciones: Virrey, Calle 100, Pepe Sierra, Calle 127, Alcalá, Calle 146, Mazurén y Toberín.
El 18 de agosto de 2001 se habilitaron más estaciones de la troncal Autopista Norte: Calle 85, Calle 106, Calle 142 y Calle 161. El 25 de agosto de 2001 se habilita la penúltima estación pendiente de la troncal, Prado.
En el año 2002, el 2 de febrero, se inaugura la tercera cabecera conocida como el Portal Norte, y el 16 de febrero entra en operación el ramal del Tunal con las estaciones Parque, Biblioteca y la cuarta cabecera conocida como el Portal Tunal. En el segundo semestre de ese mismo año, en junio, se extendió el sistema a partir de la línea de la Caracas por la avenida Jiménez hasta la estación Museo del Oro, y llegando al centro histórico de la ciudad con la estación Las Aguas en diciembre, finalizando así la primera fase del sistema.
En noviembre de 2024 entró en funcionamiento la extensión de 3,5 km de carril exclusivo entre la estación Molinos y el Portal Usme, la cual incluye la nueva estación Danubio frente a la cárcel La Picota.
En el año 2002 se da inicio a la fase II con la construcción de las estaciones de Calle 13 entre De La Sabana y Puente Aranda. El 13 de mayo de 2003, la entrada costado norte de la estación Avenida Jiménez fue intervenida para la construcción de un túnel con el fin de conectar dicha estación con la futura estación originalmente denominada San Victorino, su construcción tuvo duración de casi 6 meses y entrando este a operar el 9 de noviembre de 2003 junto con la troncal Calle 13.
El 14 de agosto de 2002, inició la construcción del primer tramo de la Troncal Américas comprendida entre Puente Aranda hasta la carrera 70B (Marsella) y el segundo tramo desde dicho punto hasta el Monumento de Banderas. El 14 de diciembre de 2002, se inició la construcción del tercer tramo de la troncal Américas, entre el Monumento de Banderas y la avenida Ciudad de Cali, con una longitud de 1.4 km. Entre el 27 de diciembre de 2003 y 2 de junio de 2004 inician operaciones las estaciones del tramo avenida de Las Américas, con el corredor vial hacia la localidad de Kennedy, quedando integrado al ramal del Eje Ambiental. Se inauguraron las estaciones de Banderas y el Portal Américas.
El 21 de noviembre de 2003, se dio inicio a la construcción de una nueva línea del sistema: avenida NQS entre calle 92 hasta la calle 10 como primer tramo intervenido, y el 27 de marzo de 2004 se inicia la construcción del segundo tramo comprendido entre calle 10 y Autopista Sur.
El 17 de enero de 2004 inicia a la construcción de la troncal Suba como primer tramo entre calles 100 y 127 y el segundo tramo entre calle 127 A y la avenida Boyacá cuyo construcción fue el 26 de enero de 2004. En julio de ese mismo año empieza la intervención del tercer tramo de dicha troncal entre carrera 93 y avenida Ciudad de Cali.
El 1 de julio de 2005, se entregó parte de la segunda troncal de esta fase, la línea de sobre la avenida NQS, que se desprende de la troncal Autopista Norte a la altura de la calle 92 para unir con la estación Santa Isabel, en la Autopista Sur con carrera 51, esta troncal extendió a la estación General Santander el 15 de septiembre del mismo año, y el último tramo de esta troncal de la avenida NQS, de la Escuela General Santander al Portal Sur, ubicado cerca al cementerio El Apogeo, entró en operación el 15 de abril de 2006,
La troncal de la avenida Suba fue puesta en servicio el 29 de abril de 2006 después de habilitar el intercambiador Suba-NQS-Calle 80
En 2012, se inauguró la Troncal Calle 26 (avenida Eldorado), con la puesta en funcionamiento del Portal Eldorado y la estación Gobernación en su primera etapa. Luego, en octubre se puso en servicio la totalidad de las estaciones de la calle 26 y la carrera Décima.