Tramwaj konny stanowił istotny postęp w stosunku do omnibusów, szybko jednak okazał się niewystarczający do dobrej obsługi komunikacyjnej rozrastających się miast II połowy XIX wieku. Tramwaj konny miał zbyt mały zasięg, mógł przewieźć tylko niewielką liczbę pasażerów naraz i to w dodatku z niewielką prędkością, niewystarczającą w stosunku do potrzeb. Dodatkowym problemem było pokonanie jakiegokolwiek wzniesienia. Na dodatek dla utrzymania pełnej gotowości ruchowej należało utrzymywać po kilka sztuk koni na wagon, co w sumie dawało pokaźne stada zwierząt pociągowych. Poszukiwano więc innych źródeł napędu - stąd wzięły się tramwaje parowe (niewygodne z uwagi na hałas, zadymienie i powolny rozruch, nie spełniający wymagań ruchu miejskiego), gazowe, spalinowe, linowe (wagon był podczepiony do liny przesuwającej się w podziemnym kanale) bądś też napędzane sprężonym powietrzem (opracowane przez inż. Mękarskiego, przejściowo popularne we Francji - zapas powietrza potrzebnego do przemieszczania się wagonu był uzupełniany z kompresorów na krańcach).

Przełomem okazało się dopiero zamontowanie w pojeździe silnika elektrycznego - wielkim zainteresowaniem cieszył się pokazywany w 1879r na wystawie przemysłowej w Berlinie zasilany z trzeciej szyny pojazd elektyczny zbudowany przez Wernera von Siemensa. W maju 1881r uruchomiono na przedmieściach Berlina pierwszą regularną linię tramwaju elektrycznego. Od tej pory tramwaj elektryczny rozprzestrzeniał się bardzo szybko, pojawiając się w krótkim czasie na wszystkich kontynentach i wypierając stamtąd (poza nielicznymi wyjątkami) wcześniejsze formy komunikacji zbiorowej. Pierwszy tramwaj elektryczny na ziemiach polskich pojawił się w 1893r na ulicach Wrocławia. Kolejne zostały uruchomione w 2 lata później w Elblągu i Bielsku. Do końca XIX wieku powstało (w obecnych granicach Polski) już 17 sieci tramwaju elektrycznego.

Tymczasem Warszawa pozostawała w ogonie przemian. Na przełomie stuleci w gwałtownie rozrastającym się mieście nadal rzadkością był prąd elektryczny. Istniały co prawda elektrownie przyfabryczne, były one jednak niewielkie i służyły głównie jako źródło energii dla maszyn fabrycznych. Podstawą transportu były wciąż tramwaje konne, powolne i niezdolne do przewiezienia większej liczby pasażerów. Na dodatek właściciel - Societe Generale de Tramways Varsoviens - nie spieszył się z inwestycjami w przedsiębiorstwo, mając świadomość konieczności poniesienia dużych kosztów, a co za tym idzie - spadku uzyskiwanych dochodów. Na dodatek kwota ewentualnego wykupu (zgodnie z koncesją magistrat miał od 1896r. prawo wykupienia tramwajów od dotychczasowego właściciela) była uzależniona od zysków w ciągu 5 lat przed wykupieniem, a więc każda dokonana inwestycja w tabor lub sieć tylko zmniejszała tę kwotę. Z drugiej strony władze miasta widziały potrzebę rozbudowy i unowocześnienia komunikacji miejskiej, co sprzyjałaby rozwojowi miasta i potrzebom coraz większej liczby mieszkańców. Z tego względu Magistrat podjął decyzję o wykupieniu przedsiębiorstwa tramwajowego z rąk belgijskich właścicieli i za cenę odszkodowania wynoszącego 350 tys. rubli rocznie, płatnego do 1952r, w nocy 12/13 lutego 1899r przejął (bez przerwy w ruchu) tramwaje konne. Odtąd miasto sprawowało nad przedsiębiorstwem nadzór - z uwagi jednak na uwarunkowania prawne miasto oddało tramwaje w dzierżawę wybranej w przetargu (w listopadzie 1898r a więc jeszcze przed wykupieniem przedsiębiorstwa) grupie przedsiębiorców pod przewodnictwem L. Wrotnowskiego, tworzącej tzw. Zarząd Tramwajów.

W 1902r przy okazji podejmowania decyzji na temat elektryfikacji miasta podjęto prace nad zelektryfikowaniem trakcji tramwajowej. Niestety ograniczenia finansowe (miasto nie uzyskało na ten cel zakładanej pożyczki) doprowadziły do upadku projektu. Kolejną próbę podjęto już rok później, kiedy to Zarząd Tramwajów zlecił spółce Siemens-Schuckert opracowanie projektu elektryfikacji sieci tramwajowej. Opracowany projekt zakładał nie tylko elektryfikację istniejącej sieci ale także jej rozbudowę o kolejne 25km. W tym samym 1903r. Magistrat ogłosił (niezależnie od prac ZT) konkurs na elektryfikację tramwajów oraz późniejszą eksploatację sieci. Do konkursu przystąpiły trzech oferentów - amerykański Westinghouse, konsorcjum zorganizowane przez Ludwika Mękarskiego oraz Zarząd Tramwajów (z projektem opartym o projekt firmy Schuckert-Siemens). Początkowo najlepiej oceniana była oferta inż. Mękarskiego, dająca najlepsze spośród ofert warunki ruchowe, oraz przewidująca najwyższy wkład własny, sięgający 1,2 mln rubli - jednakże ta oferta napotkała na duży opór ze strony St. Petersburga i została odrzucona. Ostatecznie wybrano projekt Zarządu Tramwajów. Po akceptacji (w dn. 5 stycznia 1905r) przez cara Mikołaja II, w dniu 16 lutego 1905r. podpisano ostateczną umowę pomiędzy Magistratem a Zarządem Tramwajów. Ustalono że ZT wykona (na koszt i pod nadzorem Magistratu) elektryfikację istniejącej sieci (z tylko niewielką jej rozbudową) oraz będzie ją eksploatował do 14 stycznia 1922r. Kontrolę ze strony miasta nad przebudową miał sprawować Komitet Budowy, kierowany przez inż. J. Lenartowicza (będącego zarazem naczelnym inżynierem), pracami elektryfikacyjnymi kierował prof. Roman Podoski, a pracami torowymi - inż. Edward Dąbkowski. Po przetargu, do którego przystąpiło 6 firm, wybrano dostawcę urządzeń elektrycznych i mechanicznych oraz wagonów tramwajowych - została nim firma Siemens-Schuckert (wcześniej aktywnie uczestnicząca w tworzeniu zwycięskiego projektu elektryfikacji).

Do przebudowy przystąpiono we wrześniu 1905r, jednakże ze względu na niespokojną sytuację (był to czas wystąpień niepodległościowych znanych jako rewolucja 1905r.) pełną parą prace ruszyły wiosną 1906r. W ramach prac należało przebudować istniejące torowiska (wymiana szyn celem umożliwienia ruchu cięższych wagonów elektrycznych, przebudowa łuków, rozjazdów i zwrotnic), zbudować sieć napowietrzną, wybudować elektrownię, nowe zajezdnie i warsztaty, konieczne było także przeszkolenie pracowników. Do budowy torów wykorzystywano szyny rowkowe Phoenix (początkowo sprowadzane z zagranicy, potem dostarczane przez Zakłady Ostrowieckie), zwrotnice i krzyżownice były produkowane przez Fabrykę 'Rudzki i Ska' z Warszawy, Noworadomskie Towarzystwo Metalurgiczne oraz Warsztaty Główne Tramwajowe. Mając na uwadze dalszy rozwój sieci wszędzie budowano od razu odcinki dwutorowe, montowano zwrotnice umożliwiające skęcanie we wszystkich kierunkach, prawie wszystkie krańce otrzymały pętle. Wszystkie prace wykonywano przy zachowaniu ruchu tramwajów konnych (sporadycznie tylko wyłączając niektóre odcinki na krótki czas). Przebudowa spowodowała wiele utrudnień w życiu miasta. Układając nowe tory rozbierano całe ulice, tak że tramwaje konne poruszały po tymczasowych torowiskach ułożonych na specjalnych pomostach, a ruch pieszych odbywał się po drewnianych kładkach.
W kilku miejscach Warszawy zmieniono przebieg tras:
- zlikwidowano trakcję na ulicach Podwale-Wąskiej-Długiej-pl. Krasińskich-Świętojerskiej przenosząc je na ciąg ulic Miodowej- pl. Krasińskich-Nowiniarskiej-Franciszkańskiej
- zlikwidowano tory na Siennej i pl. Witkowskiego, budując nowe na Twardej (dalszym jej odcinku) oraz Srebrnej
- wybudowano nowe tory od Muranowskiej do Leszna wzdłuż ulic Dzikiej, Dzielnej, Karmelickiej oraz łącznik pomiędzy Dziką a Nalewkami (wzdłuż ul. Gęsiej)
- wybudowano tory na ul. Solnej (od Leszna do pl. Mirowskiego)
- wybudowano tory na ul. Żelaznej i Złotej (od Chłodnej do Marszałkowskiej)
- przedłużono linię w Alei Jerozolimskiej (od Dworca Kaliskiego do Rogatek Jerozolimskich)
- wyprostowano linię pomiędzy pl. Muranowskim a Dworcem Kowelskim prowadząc ją bezpośrednio ul. Sierakowską

W 1905r rozpoczęto także budowę elektrowni tramwajowej. Nowocześnie zaprojektowana budowla, umiejscowiona dogodnie przy ul. Przyokopowej 28 (blisko Dworca Głównego, dzięki czemu był łatwy dowóz węgla) miała zapewnić energię elektryczną dla tramwajów (dzięki wytwarzaniu prądu stałego nie było konieczne zastosowanie kosztownej i skomplikowanej wtedy aparatury prostowniczej, niezbędnej do wykorzystywania prądu zmiennego wytwarzanego przez elektrownię miejską), dając zarazem niezależność od obcego producenta (Elektrowni Miejskiej na Powiślu). Równocześnie z budową torów i sieci należało przebudować zaplecze, tak by umożliwić sprawną obsługę nowych tramwajów. Najstarszą remizę przy ul. Inżynierskiej 6 zelektryfikowano, jednakże ze względu na małe rozmiary została ona przeznaczona tylko na zajezdnię dla taboru technicznego. Podobnie starą remizę tramwajów konnych przy ul. Sierakowskiej 7 przeznaczono na miejsce postojowe dla doczep i taboru gospodarczego, natomiast po przeciwnej stronie ulicy wybudowano w 1907r nową remizę dla tramwajów elektrycznych (o pojemności 84 wagonów). Identycznie postąpiono w pozostałych zajezdniach tramwajów konnych - przy Puławskiej 13/15 i Młynarskiej 2, gdzie obok starych budynków przeznaczonych obecnie na wagony doczepne postawiono nowoczesne hale dla wagonów silnikowych (odpowiednio na 49 i 56 wagonów). Po przeciwnej do remizy stronie ul. Młynarskiej zbudowano Warsztaty Główne, składające się z trzech budynków (głównego w którym umieszczono warsztaty mechaniczne, budynku stolarni i lakierni oraz odrębnego budynku magazynowego z kotłownią) - dzięki czemu możliwa była nie tylko bieżąca obsługa wagonów ale także wykonywanie poważniejszych napraw a nawet przebudowa we własnym zakresie kolejnych wagonów konnych na doczepki).

Do uruchomienia trakcji tramwajowej potrzebny był całkowicie nowy tabor - kontrakt podpisany z firmą Siemens-Schuckert przewidywał dostawę 180 wagonów silnikowych i 10 doczepnych. Dodatkowo w ramach zamówienia producent nowych tramwajów miał przebudować na doczepki 10 wagonów tramwajów konnych. Nowe tramwaje (później oznaczone jako typ A) powstały w fabrykach MAN w Norymberdze (50szt. silnikowych) i Falkenried w Hamburgu (130szt. silnikowych oraz wszystkie doczepne), przy czym podwozia pochodziły z firmy Carl Weyer, natomiast osprzęt elektryczny z firm Siemens-Schuckert i Siemens-Halske. Nowe wagony były jednymi z najnowocześniejszych i najbardziej komfortwych konstrukcji swoich czasów. Do Warszawy docierały w latach 1907-1908 (wszystkie silnikowe znalazły się w Warszawie przed otwarciem ruchu liniowego). Od 7 lutego 1908r (chwili uruchomienia elektrowni tramwajowej) odbywały się jazdy próbne i szkolenie nowych motorniczych (głównie na Woli, sporadycznie także w innych rejonach miasta m.in. na placu Keksholmskim).

Inauguracja ruchu tramwajów elektrycznych nastąpiła w dniu 26 marca 1908r i miała bardzo uroczysty przebieg. Po mszy w kościele NNMP na ul. Kościelnej 2 (Nowe Miasto) ruszyła procesja motorniczych i konduktorów. Na placu Krasińskich odbyło się poświęcenie wagonów tramwajowych i po wysłuchaniu przemówień oraz przecięciu wstęgi o godz. 9.35 pierwszy tramwaj, prowadzony przez inż. Boulangera wyruszył z dostojnikami na trasę linii 3. Trasę wiodącą ulicami Miodową, Krakowskim Przedmieściem, Królewską, Marszałkowską do Rogatek Mokotowskich tramwaj przebył w 25 minut, wzbudzając entuzjazm licznie zgromadzonych wzdłuż trasy przejazdu widzów.

Kolejną linię otwarto w dniu 15 kwietnia 1908r (linia 16   pl. Zbawiciela - Marszałkowska - Królewska - Graniczna - pl. Żelaznej Bramy - pl. Mirowski - Chłodna - Wolska - Młynarska), a w dniu 23 maja 1908r tramwaj elektryczny dotarł na Pragę (linia 18   Rogatki Mokotowskie - Marszałkowska - Al. Jerozolimska - Nowy Świat - Krakowskie Przedmieście - Nowy Zjazd - most Kierbedzia - Aleksandrowska - Targowa - Wileńska - Konopacka - Stalowa), gdzie kończył bieg przy stacji kolejki radzymińskiej. Pierwsze tramwaje elektryczne musiały dzielić tory z wciąż licznymi wagonami tramwaju konnego, co było przyczyną wielu problemów (opóźnienia i nieregularność ruchu tramwajów elektrycznych czy ponoszenie koni) - skłaniało to do przyspieszania prac i szybszego uruchomienia tramwaju elektrycznego na kolejnych odcinkach sieci.

W ciągu następnych 3 miesięcy uruchomiono kolejne 10 linii, tak że w sierpniu 1908r praktycznie zakończono elektryfikację dotychczasowej sieci (nie zelektryfikowano tylko odcinka na ul. Wolskiej od Młynarskiej do Cmentarza Wolskiego, gdzie jeszcze przez 6 lat jeździł tramwaj konny, oraz odcinków na ulicach Kaliksta i Nowowiejskiej prowadzącego do torów wyścigów konnych, używanego nawet przez konkę tylko okresowo).

Ogółem do końca 1908r uruchomiono 18 linii (niektóre jeździły tylko okresowo - linie 12 i 14 w sezonie letnim ułatwiając dojazd do Parku Ujazdowskiego i Łazienek, zimą zastępowane przez linię 15 kursującą na skróconej trasie), kursujących co 3-7 min od 6.30 do 23.30. Przejazd 4 sekcji (odcinek ok. 4 km) kosztował w I klasie 7 kopiejek, w II klasie 5 kopiejek (młodzież i dzieci płaciły po 3 kopiejki). Na życzenie pasażerów nie uruchomiono linii '13' (podobnie liczba '13' nie pojawiła się na taborze). Pierwszym dyrektorem tramwajów elektrycznych został Maurycy Spokorny, a naczelnym inżynierem przedsiębiorstwa - Józef Lenartowicz.

Nowoczesność rozwiązań technicznych, nowy tabor, dobra organizacja przedsiębiorstwa i ograniczony do najbardziej zaludnionych rejonów miasta zasięg sieci sprawiły że warszawskie tramwaje elektryczne stały się jednym z najbardziej dochodowych przedsiębiorstw tego typu w Europie (w 1913r. przedsiębiorstwo, przewożąc 86 mln pasażerów i zatrudniając 1682 pracowników przyniosło 1,01 mln rubli zysku). Niestety w ślad za dochodowością nie poszła dalsza rozbudowa sieci - zamiast tego Magistrat uwikłał się w bezprzedmiotowy spór z Zarządem Tramwajów. W 1910r otwarto wprawdzie krótki odcinek w ciągu ulicy Nowowiejskiej (od Alei Ujazdowskiej do pl. Zbawiciela), na dalszą rozbudowę przyszło jednak czekać aż do 1913r, kiedy to otwarto niewielki odcinek na Woli (przebiegający ulicami Wolską, Skierniewicką i Dworską do szpitala na Czystem). W 1914r rozpoczęto budowę drugiego połączenia z Pragą (przez al. 3 Maja, Trzeci Most i al. Zieleniecką do Targowej) oraz linii na Powiślu (przez ul. Dobrą, Solec i Książęcą), nie zdołano ich jednak ukończyć przed wybuchem wojny.