2010年1月18日，第一列广州地铁2号线、广州地铁8号线增购列车投入使用；3月22日，广州地铁2号线短轨全线贯通；3月30日，广州地铁2号线供电设备完成吊装；4月30日，嘉禾车辆段第一次冷滑测试成功；6月16日，广州地铁2号线北延段开始热滑；9月22日-9月24日，配合广州地铁2号线拆解及联合调试的需要，旧广州地铁2号线（三元里站-万胜围站）暂停服务；9月25日，原广州地铁2号线拆分成两条独立的新线路，广州地铁2号线和广州地铁8号线，广州地铁2号线行车线路改变（嘉禾望岗站-广州南站）。

2013年1月8日，广州地铁2号线开行工作日高峰小交路（三元里站-江泰路站）。

2017年1月8日起，广州地铁2号线广州南站每逢周日常态化延长服务30分钟（加开两列列车）。广州南站的末班车从0:00分开出，沿途停靠洛溪站、昌岗站、公园前站、广州火车站、嘉禾望岗站5个车站。

2021年12月，时速80公里A型中国标准地铁列车研制及试验项目合作协议签约仪式在广州举行，“中国标准”地铁列车将驶入广州2号线，将采用GOA4级全自动驾驶的时速80公里A型车，列车在所有运营场景和紧急处理场景全部实现自动化，无需人工干预。

2023年3月，佛山地铁2号线广州南站换乘通道主体结构正式开工，标志着佛山地铁2号线与广州地铁2号线、广州地铁7号线、广州地铁22号线将可实现站内换乘。

2024年1月21日起，广州南站实现广州地铁与佛山地铁2号线站内换乘。3月18日起，地铁二号线行车安排有调整：工作日逢周一至周四7:00至16:15、周五7:00至10:00部分开往广州南站方向的列车终点站将调整为江泰路站，部分列车到发时间有所变化。4月14日起，广州地铁2号线广州南站逢周日开行的夜间大站快车新增停靠南浦站、三元里站和江夏站。

广州地铁2号线北起嘉禾望岗站，沿广云路向南，后沿东南方向偏转至云城东路和西路之间，然后向南延伸至广园东路。继续向东南方向偏转穿过广州火车站、解放北路、连新路，直至广州起义路、江南大道。后继续向东南偏转至东晓南路，至南洲路旁设南洲站。向西南穿过珠江，经过洛溪岛、南浦岛。会江村、石壁街道，最终到底广州南站。

广州地铁2号线列车是由中国南车集团株洲电力机车有限公司制造，设计速度为90千米/时，最高运行速度为80千米/时。列车外型为“鼓形”结构，以香槟色为主色调，车体两边各有一条黄色的饰带，车体和车头设计为流线型，更加体现了现代列车的造型特点，与一号线列车相比，二号线列车外玻璃窗加宽，使列车的整体美观性进一步增强。在每节车厢的两侧各有４个长座椅，纵向靠墙布置，座椅表面采用压网纹的不锈钢制成。在车厢内还设置了横向拉杆并加装拉环，车厢内墙面与天花板以白色调为主，使列车内显得清爽淡雅。

广州地铁2号线列车总长约140米，列车高3.8米，宽3米，每列车有48个座椅，每个座椅最多可座7人。在AW1状态（即座位坐满人）下可坐336人，AW2（额定载荷）下，可座1860人，AW3状态下（超员载荷）可座2592人。

广州地铁2号线列车采用的电动车门，采用微处理器控制，电动机驱动。车门具有障碍物探测功能，即当车门夹人夹物后会自动弹开一段距离，以供人或物离开，然后再关闭。另外二号线车门在客室内部都设置有紧急解锁装置，以供乘客在紧急情况下使用。

广州地铁2号线列车每个单元车设有两个车顶单元式空调机组，整列车共有12个空调机组。空调系统是由独立的控制单元控制运行，具有制冷、通风和紧急通风等功能，客室内的温度设定值是可调节的，调节范围为19-27℃，一般情况下客室温度设定值为自动。此外在车顶空调单元及客室内都分布有温度传感器，用以实时检测客室内的温度，空调系统将根据室内外温差自动调节客室温度，让乘客始终保持舒适的感觉。

广州地铁2号线列车客室内两端设有两个乘客信息显示屏，显示下一站到站信息，以提醒乘客到站下车。

广州地铁2号线设1个车辆段和1个停车场。

二号线的广播系统包括：司机室对客室广播、运营控制中心对客室内部广播、自动报站和司机室与司机室对讲。当列车从站台出发后经过轨道特定位置，将会自动触发相应的广播，让乘客了解到站信息，以及地铁站周边的建筑设施、旅游景点等。

在广州地铁2号线车站内有许多商铺，全线支持移动支付、金融IC卡付费过闸。广州地铁2号线车站提供的便民雨伞租借、共享雨伞的服务。同时，车站外还停有共享单车。在嘉禾望岗站、白云公园站、海珠广场站和广州南站站台内设有厕所。

广州地铁2号线是世界上全线都在建成时就安装了屏蔽门的地铁线路之一。

广州地铁2号线在地铁站的装修上，设计思路从广州地铁1号线的“一站一景”跃升到了广州地铁2号线的“一线一景”。广州地铁2号线车站采用了具有现代设计理念的建筑装饰手法，突出了广州作为现代化都市的氛围。它以流畅的线条、简洁的几何块体和鲜明的色调，给人以强的美感，充分体现了地铁现代化交通的快捷舒适特点。而每个车站都通过色彩和虚实变化等装饰手法，既与站外景观协调，又各具清灵、俊秀、张扬等不同个性，力求达到地铁交通文化与岭南传统文化的结合。在装修的总体思路上是要做到16个车站风格统一，即一线一景，如广州火车站以黄墙绿柱为主体色调，公园前站以白色圆柱点缀。

广州地铁2号线进行全线的盾构隧道工程施工时，进行了连串的技术创新，应用了一系列新技术和新工艺，使工程造价大幅度降低。与广州地铁1号线相比，广州地铁2号线造价只有它的一半，在降低成本的同时，广州地铁2号线盾构施工的月均进度要比广州地铁1号线高出约70米，日均进度也高出了约20米，并且一举创造了单日成洞30米、单月成洞405米的中国最高纪录。

广州地铁2号线的开通，把天河城、宏城广场、中华广场、北京路、上下九路、江南西路等多个商圈联在一起，市民搭乘地铁将更为方便、快捷，与广州地铁1号线撑起的是广州城市轨道交通的大骨架。（《南方日报》《羊城晚报》《信息时报》评）