Tiếp theo đó, Tuyến metro số 2 (Thủ Dầu Một - TP.HCM) có chiều dài 21,87km, toàn bộ đi trên cao, bắt đầu từ khu vực ga S5 của tuyến đường sắt đô thị số 1, thuộc phường Phú Mỹ đi qua phường Bình Hòa và kết thúc tại phường Vĩnh Phú.
Đây là điểm kết nối với metro số 3 của TP.HCM tại khu vực Hiệp Bình Phước cũ. Toàn tuyến có 13 nhà ga trên cao, sử dụng chung depot với tuyến metro số 3 của TP.HCM. Trong tương lai sẽ kéo dài đến phường Bình Dương, kết nối với tuyến metro số 1 và đấu nối đến Chơn Thành (Đồng Nai) và cửa khẩu Hoa Lư, đi song song với Quốc lộ 13 và đường cao tốc TP.HCM - Chơn Thành - Hoa Lư (CT30), tạo nên trục giao thông liên kết vùng xuyên suốt. Tổng mức đầu tư của tuyến này dự kiến 2,27 tỉ USD (Khoảng 50.425 tỉ đồng).
