Từ khu depot nằm trên đường Tây Tựu, đoàn tàu bắt đầu đi lên cao để đến ga Nhổn (ga S1).
Tuyến metro số 3 tiếp tục đi vào địa phận quận Cầu Giấy và dừng tại Ga ĐH Quốc gia Hà Nội (ga S6). Vị trí này nằm trên đường Xuân Thủy, ngay cạnh nút giao Xuân Thủy - Hồ Tùng Mậu - Cầu vượt Mai Dịch, đối diện với trường ĐH Sư phạm Hà Nội và tòa nhà Indochina Plaza. (Ảnh: Hoàng Huy, Hạ Vũ).
Cạnh nút giao Cầu Giấy - Đê La Thành - Vành đai 2 là ga Cầu Giấy (ga S8). Vị trí này đối diện trường ĐH Giao thông Vận tải, gần đền Voi Phục. Từ đây, tuyến metro số 3 bắt đầu hạ thấp về hướng Kim Mã để đi ngầm. (Ảnh: Hoàng Huy, Hạ Vũ).
Từ ga Kim Mã đi về hướng ngã 5 Giảng Võ là vị trí của ga ngầm Cát Linh (ga S10). Ga này nằm trên đường Cát Linh, bên dưới khách sạn Pullman Hà Nội. Cách đó khoảng 150 m trên phố Hào Nam là ga Cát Linh thuộc tuyến metro số 2A Cát Linh - Hà Đông.