S-banen var et projekt, som havde til formål at elektrificere det eksisterende nærbanenet omkring København. Forarbejdet til beslutningen blev gjort i Elektrificeringskommisionen af 1926, efter flere andre tilløb til planer. Kommissionen fremlagde betænkning i 1929, hvor det blev foreslået at nærbanestrækninger fra København til Klampenborg, samt eventuelt Frederiksberg-Vanløse-Hellerup skulle elektrificeres som de første – derefter strækningen til Holte, når dobbeltsporet Holte-Hillerød var taget i brug til de almindelige tog. Efter behandling af forslaget af DSB, blev strækningen til Valby tilføjet som første etape for elektrificering af strækningen til Ballerup, og lovforslag blev fremsat og vedtaget i april 1930.

Den første strækning åbnede den 3. april 1934, og gik fra Klampenborg over Hellerup og Vanløse til Frederiksberg.

Ved køreplansskiftet den 15. maj 1934, samtidig med indførelse af S-tog København H–Hellerup, indførtes 20-minuttersdrift, hvilket har været fast grundplan for alle linjer helt frem til 23. september 2007, hvor der indførtes 10-minuttersdrift på flere linjer i dagtimerne.

I den mellemliggende periode voksede S-banen dog stærkt. Med varierende mellemrum omstilledes således Hellerup–Hillerød, Svanemøllen–Farum (omlagt fra København L) og København H–Valby–Frederikssund, etableredes nye spor langs den eksisterende bane Valby–Høje Taastrup, og anlagdes en helt ny bane Dybbølsbro–Køge. Senest er dog banen Frederiksberg–Vanløse–Grøndal nedlagt til fordel for metroen, men til gengæld er den tidligere Godsbaneringen Grøndal–Ny Ellebjerg omstillet til S-bane.

Oprindelig benyttedes der ikke bogstaver eller numre for de enkelte linjer, men der skelnedes mellem Klampenborg-, Holte- og Frederiksberg-linjerne eller banerne, der i køreplanerne betegnedes som strækning 1a, 1b og 1c. Først med indførelsen af sommerkøreplanen 14. maj 1950 gik man over til linjebogstaver, hvor de tre linjer blev til hhv. A, B og F, mens der samtidig oprettedes en ny linje C. I de følgende årtier er en række nye linjer og begreber kommet og gået i takt med behovet. I 1963 introduceredes således et efterstillet x (for extra) til myldretidslinjer med linje Bx som den første. I 1979 kom der linjer, der kun kørte i dagtimerne på hverdage, og som kendetegnedes ved fordobling af linjebogstavet, Bb og Cc. Fra 1989 fik de dog almindelige linjebogstaver, men allerede i 1993 gik man over til et system med efterstillet +, A+, B+ og H+. Dette system droppedes dog igen i 2007 med den ovennævnte indførelse af 10-minuttersdrift på flere almindelige linjer i dagtimerne.

S'et i betegnelsen står ikke for noget bestemt. Navnet fandt man frem til gennem et rundspørge i Politiken den 17. februar 1934 Den elektriske enquete<ref name=„poulsen 2009 47“>John Poulsen: S-bane 1934-2009 side 47</ref>. Der blev enighed om, at S-tog og S-bane var de bedste forslag, måske påvirket af, at de karakteristiske sekskantede skilte med vingehjul, „S“ og krone allerede var opsat for at markere, hvor der lå en 's'tation – skiltet med S-logoet var allerede sat op på Frederiksberg Station den 1. oktober 1931. I Tyskland havde man i december 1930 taget betegnelsen S-Bahn i brug<ref name=„poulsen 2009 46“>John Poulsen: S-bane 1934-2009 side 46</ref>, formentlig i to betydninger, nemlig Stadtbahn (bybane) i Berlin og Schnellbahn („hurtigbane“) ved Hamborg. Fund af nye kilder har dog påvist, at DSB allerede omkring 1932/33 havde bestemt sig for betegnelsen S-banen<ref name=„poulsen 2009 47“ />.

En anden kilde siger, at ifølge en tidligere generaldirektør i DSB står 'S'-et for stiv køreplan, hvilket betyder at togene afgår på faste minuttal.<ref>kilde: Vor tids leksikon, 1951</ref>

S-togsnettet omfatter følgende strækninger:

• 'Den centrale strækning' mellem Valby og Hellerup (åbnet 1934 i to etaper, hhv. Hellerup–København H og København H–Valby)
• 6 radiale strækninger:
  • 'Køge Bugt-banen' mellem Køge og Dybbølsbro (strækningen Dybbølsbro–Vallensbæk åbnet i 1972, forlænget til Hundige i 1976, forlænget til Solrød Strand i 1979, forlænget til Køge i 1983)
  • 'Høje Taastrup-banen' mellem Høje Taastrup og Valby (strækningen Valby–Glostrup åbnet 1953, forlænget til Taastrup i 1963, i 1986 forlænget til Høje Taastrup)
  • 'Frederikssundbanen' mellem Frederikssund og Valby (strækning Valby–Vanløse åbnet i 1941, forlænget til Ballerup i 1949, forlænget til Frederikssund i 1989 – dog kun med enkeltspor mellem Ballerup og Veksø frem til 2000 og mellem Veksø og Frederikssund frem til 2002)
  • 'Hareskovbanen' mellem Farum og Svanemøllen (1906, opgraderet til S-tog 1977).
  • 'Nordbanen' mellem Hillerød og Hellerup (strækning Hellerup–Holte åbnet i 1936, forlænget til Hillerød i 1968)
  • 'Klampenborgbanen' mellem Klampenborg og Hellerup (åbnet 1934)
• 'Ringbanen' mellem Hellerup og Ny Ellebjerg (Ringbanen, strækningen Hellerup–Grøndal åbnet 1934, forlænget til den midlertidige station C. F. Richs Vej før Flintholm i 2002, forlænget til Flintholm i 2004, forlænget til den midlertidige station ved Ny Ellebjerg i 2005 og til den permanente af samme navn i 2006.)

Desuden var strækningen mellem Grøndal og Frederiksberg (åbnet 1934 som del af den første strækning fra Klampenborg) en del af S-togsnettet indtil Frederiksberg–Solbjerg blev nedlagt i 1998 og fra 2002 erstattet af metroen. Den resterende strækning blev nedlagt i 2000.

De radiale strækninger er tilsluttet den centrale strækning med tre fra syd og vest (Køge Bugt-banen, Høje Taastrup-banen og Frederikssundsbanen), samt tre fra nord og nordvest (Hareskovbanen, Nordbanen og Klampenborgbanen). Systemet er opbygget, så et tog fra en given sydlig strækning kan fortsætte ad en hvilken som helst af de tre nordlige og omvendt. Desuden har ringbanen forbindelse til Nordbanen og Klampenborgbanen i Hellerup, men det benyttes normalt kun i forbindelse med Klampenborgbanen.

Af de forskellige strækninger er Køge Bugt-banen den eneste, der fra starten er bygget som S-bane. Den centrale strækning samt Frederikssundsbanen, Hareskovbanen, Nordbanen, Klampenborgbanen og den nordlige del af Ringbanen eksisterede i forvejen som almindelige jernbaner, hvor S-togene blot afløste de hidtidige lokaltog, mens den sydlige del af ringbanen er en tidligere godsbane. Høje Taastrup-banen er dog også anlagt som S-bane, men de to S-togsspor er anlagt ved siden af de eksisterende fjerntogsspor på Vestbanen.