Nach umfangreichen Planungen fällte der Reichsrat 1892 den Beschluss zum Bau der Wiener Stadtbahn, darunter die Wiental- und Donaukanallinie, die sich quasi als Nebenprodukt der laufenden Wienflussregulierungen und des Ausbaus des Donaukanals zu einem innerstädtischen Schiffsweg ergaben. Die künstlerische Ausgestaltung der Stationen wurde dem Jugendstilarchitekten Otto Wagner übertragen. Dieser entwarf eine „Corporate Identity“ der Stadtbahn – zwei Standardtypen von Stationsbauten, einer für Trassenführung in Hochlage, einer für die Tieflage. Allen gemeinsam sind die zentrale Eingangshalle und zwei symmetrisch angeordnete Stiegenanlagen, die zu den Bahnsteigen führen. Baubeginn war schließlich 1894. Der erste Abschnitt des Vorläufers der heutigen U4 wurde am 1. Juni 1898 eröffnet – natürlich mit Dampfbetrieb. Es handelte sich um die Strecke zwischen dem Bahnhof Hütteldorf und der Station Meidling Hauptstraße, wo sich bis in die 1970er Jahre Wiental- und Gürtellinie trennten. Die Eröffnung des zweiten Abschnitts zwischen Meidling Hauptstraße und dem damals schon bestehenden Bahnhof Hauptzollamt der Verbindungsbahn (heute: Landstraße/ Bahnhof Wien Mitte) erfolgte am 30. Juni 1899. Der dritte und letzte Abschnitt wurde am 6. August 1901 dem Verkehr übergeben.

Elektrifizierung

Nach Kriegsende im Herbst 1918 musste auch die (unter anderem nach militärischen Erfordernissen gebaute) Wiener Stadtbahn ihren Betrieb einstellen. Grund dafür war der grassierende Kohlemangel. Die längst fällige Elektrifizierung der Wiental- und der Gürtellinie wurde zu einer der ersten größeren Unternehmungen der jetzt sozialdemokratisch verwalteten Gemeinde Wien. Seit Oktober 1925 verkehrte auf der Trasse der heutigen U4 die Linie WD (Wiental-Donaukanal). Auf den Strecken wurden straßenbahnkompatible Fahrzeuge mit Oberleitung eingesetzt.