Большинство станций на линии имеют тип «горизонтальный лифт». Интервалы в «часы пик» на линии ранее достигали 4 минут. Со строительством линии связан любопытный факт: решили построить линию побыстрее, поэтому станций на ней так мало. А в будущем, при наличии финансирования запланировали встроить почти на каждом перегоне ещё по одной-две станции. Эти планы так и остались нереализованными. Вот проект линии со всеми станциями: Приморская > Гавань > Василеостровская > Университетская > Адмиралтейская > Гостиный Двор > Аничков Мост > Маяковская > Площадь Александра Невского > Смоляная > Хрустальная > Елизаровская > Ломоносовская > Пролетарская > Улица Шелгунова > Обухово.
За исключением полумифической «Адмиралтейской-2» другие станции так и не появятся. Нынешние планы предусматривают продление линии на север, за станцию "Беговая" в Осиновую Рощу. Также интересно, что только на Невско-Василеостровской линии первый и второй путь поменяны местами — на всех линиях путь, который выходит из основного депо, является первым. А на этой линии наоборот: путь, выходящий из депо «Невское», является вторым. Это связано с так и не построенным основным депо за «Василеостровской» в районе Гавани.
3 ноября 1967 года вступила в строй первая очередь (шифр НВ1) - участок "Василеостровская" - "Площадь Александра Невского".
25 декабря 1971 года - добавился участок "Площадь Александра Невского" - "Ломоносовская".
1971 год - удлинение тупиков за станцией "Ломоносовская". Тупики функционировали с 1972 по 1979(1980) годы.
28 сентября 1979 года - открыт участок "Василеостровская" - "Приморская".
10 июля 1981 года - открыт участок "Ломоносовская" - "Обухово".
28 декабря 1984 года - открыт участок "Обухово" - "Рыбацкое".
1 января 1987 года - открыто электродепо ТЧ5 "Невское"
1999-2000 годы - полностью закрывалась на ремонт станция - "Рыбацкое".
2006-2007 годы - полностью закрывалась на ремонт станция - "Пролетарская".
2010-2011 годы - закрывалась на ремонт станция - "Площадь Александра Невского-1".
С 11 июля 2015 года по 27 мая 2016 года - полностью закрывалась на ремонт станция - "Василеостровская".
2020-2021 - закрывалась на ремонт станция - "Маяковская".
26 мая 2018 года - открыт участок "Приморская" - "Беговая".
В будущем станут продлением линии в сторону станции "Туристская" (станция метро "Яхтенная").
На перегоне (на ранее существовавшем пятом станционном пути) был расположен единственный ПТО третьей линии, рассчитанный на один состав. На ранее существовавшем шестом станционном пути (на север) — ранее был просто тупик, для оборота поездов на "Приморской" используется оборотный тоннель. Шестой и четвёртый станционные пути в сумме были рассчитаны на три состава, за станцией 6 путь ещё будучи построенным в советское время круто загибался по дуге радиусом 500 метров и уже тогда был сделан на перспективу — для продления линии к стадиону имени Кирова. В конце тупика на шестом пути была была сделана демонтажная камера щита для продления линии (см. фото), которая и была впоследствие использована для окончания строительства.
Данный перегон впервые строился с использованием опытного метода, до тех пор не свойственного Ленинградскому метрострою. В восточном руддворе шахты №400 был собран щит, который не только прошёл подходной тоннель, но и вышел на трассу восточнее станции, впоследствии построив перегон Приморская-Василеостровская по 1 пути. Позже этот способ был использован на многих станциях, в том числе, на «Площади Александра Невского 2», «Обухове», «Улице Дыбенко» и других.
За станцией "Василеостровская" в 60-е был построен оборотный тоннель. Теперь он, как и аналогичный тоннель в Обухове, служит только для оборота хозяйственных поездов. Раньше на перегоне хотели построить станцию и депо в районе Гавани, но планам не дано было сбыться.
Здесь планировались две станции - "Университетская" и "Адмиралтейская". Причём об "Университетской" писали как о почти готовой. Но если от станции в районе Университета отказались, по-видимому, навсегда, то вторую Адмиралтейскую со счетов пока хоть и не убирают, но и не дают конкретных сроков её появления.
Уклон порядка 50 тысячных. На перегоне сооружена соединительная ветка, ведущая на линию 1 к станции «Площадь Восстания», проходит со смещением к первому пути. Данный перегонный тоннель использовался, когда линия 3 не имела "собственного" депо.
Один из самых длинных перегонов в России и Петербурге - 3,402 километра. Также на перегоне расположены: тупик 3 линии, бывший ПТО 3 линии, перекрёстный съезд и соединительная ветка одновременно. В 70-х на перегоне хотели построить две станции: "Смоляная" и "Хрустальная".
Экспериментальная блочная обделка тоннеля, обжатая в породу
Оборотный тупик, расположенный со смещением ко второму пути. Тупик используется для оборота хозпоездов и ночного отстоя двух составов. Также на перегоне от стацнии "Ломоносовская" к станции "Пролетарская", т.е. при движении поезда на юг, сбоку от I главного пути имеются два отрезка заброшенных перегонных тоннелей. Подробнее об этих заброшенных тоннелях можно почитать в специальном разделе сайта.
Оборотный тоннель, который активно использовался в 1999 году, когда станция "Рыбацкое" была закрыта на капитальный ремонт. Теперь оборот используется только для оборота мотовозов в ночное время. Уклон на этом перегоне - 50 тысячных по обоим путям. Ближе к станции "Рыбацкое" часть перегона строилась открытым способом, а так же с применением набрызг-бетона.
Перекрёстный съезд и служебная платформа для прохода маневровых машинистов.