รถไฟฟ้าสายสีเทา (วัชรพล-ทองหล่อ และ พระโขนง-ท่าพระ) เป็นโครงการเส้นทางระบบขนส่งมวลชนรองในพื้นที่กรุงเทพมหานคร เป็นหนึ่งในสี่เส้นทางนำร่องของ โครงการระบบขนส่งมวลชนทางราง ในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ระยะที่สอง (M-Map Phase 2) โดยกระทรวงคมนาคม และสำนักงานนโยบายและแผนการขนส่งและจราจร (สถานะเดิมของกรมการขนส่งทางราง) ได้เร่งรัดแผนงานจากกำหนดการเดิมในปี พ.ศ. 2572 มาอยู่ในช่วงแผนงานปัจจุบันคือ พ.ศ. 2562 เพื่อเป็นการเชื่อมเส้นทางจากชานเมืองฝั่งเหนือของกรุงเทพมหานคร ให้เข้าสู่ใจกลางเมืองได้อย่างรวดเร็ว แก้ไขปัญหาการจราจรบนถนนสุขุมวิท ถนนสาทร ถนนพระรามที่ 3 และตามวงแหวนถนนรัชดาภิเษก ตลอดจนนำระบบขนส่งเข้าสู่ถนนที่ยังไม่มีระบบขนส่งมวลชนตัดผ่าน คือถนนประดิษฐ์มนูธรรมเส้นทางดังกล่าวปรากฏขึ้นครั้งแรกในแผนแม่บทโครงการระบบขนส่งมวลชนทางรางในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล พ.ศ. 2552 (M-Map 1) พร้อมกับเส้นทางรถไฟฟ้าสายสีฟ้า โดยกำหนดเป็นหนึ่งในเส้นทางแนวเหนือ-ใต้ ของกรุงเทพมหานครฝั่งตะวันออก ก่อนถูกยกเลิกไปเมื่อครั้งการปรับแผนแม่บทโครงการระบบขนส่งมวลชน (M-Map 1) เมื่อ พ.ศ. 2554 เนื่องจากไม่อยู่ในแผนเร่งรัด 4 ปี ของรัฐบาลยิ่งลักษณ์ แต่ต่อมา กรุงเทพมหานครได้ดำเนินโครงการแบบต่อเนื่อง เพื่อเชื่อมต่อเส้นทางขนส่งมวลชนให้ครอบคลุมมากยิ่งขึ้น ก่อนที่ สนข. จะยกสถานะขึ้นเป็นหนึ่งในสี่เส้นทางนำร่องของโครงการระบบขนส่งมวลชนทางราง ในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ระยะที่สอง ต่อไปโครงการได้รับการเสนอเป็นระบบรถไฟฟ้ายกระดับแบบรางเดี่ยว แนวเส้นทางจะแบ่งออกเป็นสองช่วงแยกขาดจากกัน ช่วงแรกมีจุดเริ่มต้นที่จุดเชื่อมต่อกับรถไฟฟ้าสายสีชมพู ที่สถานีวัชรพล จากนั้นมุ่งลงใต้ตามแนวถนนประดิษฐ์มนูธรรม เชื่อมต่อกับรถไฟฟ้าสายสีเหลืองที่สถานีลาดพร้าว 83 เชื่อมต่อกับรถไฟฟ้ามหานคร สายสีส้มที่สถานีวัดพระราม 9 จากนั้นข้ามเส้นทางรถไฟฟ้าชานเมือง สายสีแดงอ่อน ช่วง Missing Link บางซื่อ - หัวหมาก เพื่อเลี้ยวขวาเข้าสู่ถนนเพชรบุรี จากนั้นเลี้ยวซ้ายเข้าซอยสุขุมวิท 55 (ซอยทองหล่อ) เพื่อสิ้นสุดเส้นทางช่วงแรกที่สถานีทองหล่อ อันเป็นจุดเชื่อมต่อกับรถไฟฟ้าบีทีเอส สายสุขุมวิท และช่วงที่สองมีจุดเริ่มต้นที่รถไฟฟ้าบีทีเอส สายสุขุมวิท สถานีพระโขนง จากนั้นมุ่งลงใต้ตามแนวถนนพระรามที่ 4 เชื่อมต่อกับรถไฟฟ้ามหานคร สายเฉลิมรัชมงคล ที่สถานีศูนย์การประชุมแห่งชาติสิริกิติ์ สถานีคลองเตย และสถานีลุมพินี แล้วเบี่ยงซ้ายเข้าสู่ถนนสาทรไปเชื่อมต่อกับรถไฟฟ้าบีทีเอส สายสีลม ที่สถานีช่องนนทรี จากนั้นเลี้ยวซ้ายวิ่งตามแนวรถโดยสารด่วนพิเศษ สายสาทร–ราชพฤกษ์ ที่จะยกเลิกโครงการไปจนถึงปลายทางสถานีราชพฤกษ์ อันเป็นจุดเชื่อมต่อกับรถไฟฟ้าบีทีเอส สายสีลมอีกจุดหนึ่งที่สถานีตลาดพลู แล้วมุ่งหน้าขึ้นทางเหนือตามแนวถนนรัชดาภิเษกไปสิ้นสุดที่สถานีท่าพระ อันเป็นจุดเชื่อมต่อกับรถไฟฟ้ามหานคร สายเฉลิมรัชมงคลอีก 1 จุด ระยะทางรวมประมาณ 40 กิโลเมตรปัจจุบัน กรุงเทพมหานคร ได้ฟื้นฟูโครงการรถไฟฟ้าสายสีเทาขึ้นมาใหม่ คาดว่าจะเปิดประมูลโครงการในระยะแรกได้ใน พ.ศ. 2563 - 2564 และเริ่มก่อสร้างในปี พ.ศ. 2564 - 2565 โดยการดำเนินการจะเริ่มดำเนินการในส่วนเหนือ และส่วนใต้ช่วงลุมพินี-ท่าพระ เป็นลำดับแรก เนื่องจากเส้นทางส่วนใหญ่ไม่มีผลกระทบด้านการเวนคืน ยกเว้นช่วงพระโขนง-ลุมพินี ที่จะต้องมีการออกพระราชกฤษฎีกาเวนคืนที่ดินมาพัฒนาโครงการเพิ่มเติม