В 1970 г. МТРЗ изготовил один пробный поезд из двух троллейбусов МТБ-82Д, однако он в Москве не прижился (хотя в Киеве их ходило несколько десятков). В июле 1970 г. по 24-му маршруту стали испытываться первые пробные образцы троллейбуса ЗиУ-9, который во второй половине 1970-х и в 1980-х гг. был основной моделью московского троллейбуса. В 1972 г. с завода поступила первая серийная партия этих машин модели ЗиУ-9Б (21 шт.), и затем они стали постепенно вытеснять старые модели. В 1968 г. с московских улиц исчезли последние троллейбусы МТБ-10 и МТБ-82М; в 1971 г. были списаны последние машины МТБ-82Д, произведенные Тушинским заводом; в 1975 г. - МТБ-82Д завода им. Урицкого. В начале 1975 г. на инвентаре числилось 2217 троллейбусов, в т.ч. 75 МТБЭС, 15 МТБ-82Д завода им. Урицкого, 1663 ЗиУ-5, 377 ЗиУ-9, 5 ТС-1 и 82 ТС-2.
5. Освоение московских окраин
В 1970-80-е годы были проложены новые линии во вновь строившиеся отдаленные жилые массивы - Новогиреево, Ивановское, Орехово-Борисово, Чертаново и Аннино, Тушино и Братцево, Бибирево, Оградное, Медведково, Олимпийскую деревню, Ясенево, Теплый Стан, Марьино, Крылатское, Выхино, а также по Щелковскому шоссе через Гольяново до Уссурийской ул., от Измайлово в Гольяново, по Ярославскому шоссе до Холмогорской, по Дмитровскому шоссе до платформы Марк. Для новых маршрутов в 1976-82 гг. близ Варшавского шоссе был выстроен новый 8-й троллейбусный парк.
В 1980 г. в первый парк прибыл на испытания первый опытный сочлененный троллейбус ЗиУ-683Б с ТИСУ (ЗиУ-10). В 1982 г. там женачались испытания двух троллейбусов ЗиУ-684Б с ТИСУ. На 1 января 1981 г. на инвентаре было 2312 машин, в т.ч. 1002 ЗиУ-5 (максимальное их число было в 1972г. - 1666) и 1310 ЗиУ-9. В 1980-е годы произведена замена ЗиУ-5 на ЗиУ-9 так, что последние 66 троллейбусов ЗиУ-5 были списаны в 1987 г. В 1985-88 гг. 7-м парком на 1-м маршруте проводились эксплуатационные испытания сочлененного троллейбуса Шкода-Санос 200-Тр. В 1986-87 гг. в 6-м парке испытывался на 9-м маршруте сочлененный троллейбус Икарус 280.92 венгерского производства, созданный на базе кузова автобуса той же марки. В 1986 г. в Москву стали поступать первые партии серийной модели ЗиУ-10, в том году их прибыло 27, в 1987 г. - 69, в 1988 г. - 60.
В связи с тем, что завод им. Урицкого выпускал эти машины в небольшом количестве, летом 1988 г. было решено начать производство собственных троллейбусов на МТРЗ на базе кузова автобуса Икарус-280 с отечественным электрооборудованием. Первая такая машина (N 0012) была выпущена в ноябре 1988 г. и стала обкатываться Филевским парком на линии 22 ноября. 1 марта 1989 г. он стал возить пассажиров на 2-м маршруте. Всего в течение 1988-91 гг. МТРЗ выпустил 58 троллейбусов марки "СВАРЗ-Икарус" (они эксплуатировались Филевским, 6 и 7 парками).
В 1960-80 годы почти все новые тяговые подстанции строились для обслуживания новых троллейбусных линий. Если в 1965 г. было 69 подстанций с ртутными и кремниевыми выпрямителями, то в 1972 г. - 100 (все с кремниевыми выпрямителями), в 1980 г. - 150 и в 1995 г. - 184 (все с кремниевыми выпрямителями и естественным охлаждением). общая установленная мощность всех преобразовательных агрегатов по постоянному току составляла в 1965 г. - 262.200 кВт, в 1972 г. - 306.000 кВт, в 1980 г. - 361.800 кВт, в 1995 г. - 394.080 кВт. Последние ртутные выпрямители были демонтированы в 1969 г., и в этом же году началась установка кремниевых выпрямителей с естественным охлаждением (первые кремниевые выпрямители были установлены в 1962 г.).
6. Бег на месте
Последние новые линии были введены в строй в 1990 г. - по Севастопольскому проспекту до Ясенева (маршрут N85) и в Загорье (маршрут N82). В связи с сокращением машин в апреле 1991 г был закрыт 44-й маршрут и линия до площади Курчатова. В августе 1993 г. вследствие введения одностороннего движения вокруг Кремля была изменена схема всех троллейбусных маршрутов, проходящих через центр города. С 1987 по 1999 гг. не действовала линия по Новоясеневскому проспекту, и с 1990 по 1999 - по Б. Грузинской улице. Закрыты линии в центре: по улице Герцена (Б.Никитской) (с переносом части трассы на М.Никитскую ул.), от Рахмановского пер. до Охотного ряда по Неглинной. С 1998 г. в связи с аварийными просадками поверхности закрыто на неопределенный срок движение по Б. Дмитровке и Петровке. 30 апреля 1999 г. последний пассажирский троллейбус прошел по Мясницкой ул. и Б. Златоустинскому пер.
Однако, 1990-е годы помимо застоя развития в Москве, стали временем рождения новых троллейбусных систем в ближайшем Подмосковье. В ноябре 1996 г. по инициативе местной администрации открылось троллейбусное сообщение в Химках, весной 1997 г. началось регулярное движение по маршруту N1 от улицы Мира до проспекта Дружбы, соединившим Старые и Новые Химки. Было выстроено новое троллейбусное депо на 25 машино-мест. С самого начала существования химкинской системы были планы соединить ее с московской. Однако по Ленинградскому шоссе это оказалось невозможно сделать из-за конструкционных особенностей моста через Канал им. Москвы. В 1999 г. началось строительство линии от просп. Дружбы до станции метро "Планерная", которая была открыта 22 сентября 2001 г. Маршрут, получивший N2, стал первым в России междугородным, и первым пригородным в Московском регионе. Причем в роли "пригорода" выступила Москва - химкинская троллейбусная система остается автономной от московской. Позднее будет построена линия от метро "Планерная" до нового микрорайона Куркино. В самом конце 90-х активно велось строительство троллейбуса в Видном. 19 декабря 1999 г. состоялся символический первый пуск, а 9 сентября 2000 г. состоялось официальное открытие новой системы, включающей мини-депо и одну линию, соединивщую железнодорожную станцию Расторгуево и центр города. Перспективным планом намечается соединить Видное с одной из московских станций метро. А в 2000 г. начались активные работы по сооружению первой очереди троллейбуса в г. Подольске. Регулярное движение в этом городе открылось 1 мая 2001 г. Открыт маршрут N1 от станции Подольск до микрорайонов в Юго-Западной части города. В конце лета открылось движение и по маршруту N2, следующем в противоположном направлении по закольцовке в Микрорайонах. Примечательно, что как и в далеких 30-х гг. в Москве, подольчане пустили троллейбус не дожидаясь постройки троллейбусного парка.
В 1992 г. МТРЗ выпустил опытный троллейбус на базе кузова автобуса ЛиАЗ-5256, который курсировал по 17-му маршруту ФАТП. В 1993 г. там же был собран один экземпляр сочлененного троллейбуса СВАРЗ-МТРЗ из кузовов того же автобуса. С 1993 г. вместо ЗиУ-10 стали выпускаться ЗиУ-6205 с РКСУ. В начале 1996 г. в Москве эксплуатировались 1157 машин ЗиУ-9, 487 Зиу-10, 47 ЗиУ-6205 и 39 СВАРЗ-Икарус. В 1995 г. первым парком на 12-м маршруте начались испытания новой модели двухосного троллейбуса ТролЗа-52642 (завод им. Урицкого стал называться АО "Троллейбусный завод"), а осенью 1996 г. - белорусский АКСМ-201 завода "Белкоммунмаш". В июне 1996 г. поступили первые АКСМ-101. В 1996 г. Тушинский завод, который в 1945-50 гг. ремонтировал и выпускал для столицы новые троллейбусы, стал осуществлять капитальный ремонт сочлененных машин ЗиУ-10. В январе 1997 г. завод "Тролза" провел в Москве презентацию нового троллейбуса ТРОЛЗА-5264 с электрооборудованием фирмы "Сименс", который прописки на московских улицах не получил. В июне 1997 г. начались испытания троллейбуса Икарус-280Т, собранного на ТМЗ из венгерских комплектующих. В 1998 г. в первый парк поступил троллейбус ЮМЗ-Т2 (Южный машиностроительный завод, Днепропетровск), а в апреле 1999 г. - 2 ЛАЗ-52522. В июне-октябре 1999 г. Филевским парком испытывался сочлененный троллейбус Breda BMB321F - первый низкопольный троллейбус в Москве. С января по июль 2000 г. в седьмом парке испытывался на 1-м маршруте двухосный троллейбус Шкода-14Тр. В декабре 2000 г. в 8-й троллейбусный парк поступил на постоянную эксплуатацию Тролза-5264-01 "Столица". 5-й парк в 2000 г. производил опытную обкатку Тролзы-5275, а в 2001 г. - Тролзы-5264-02. В мае 2001 г. в 5-й парк поступил и начал работать на 28-м маршруте башкирский троллейбус БТЗ-52761.
По состоянию на 1 января 2000 г. в Москве было 1612 троллейбусов (в 1980 г. - 2312, в 1985 г. - 1989, в 1990 г. — 1689), в том числе 1117 ЗиУ-9, 346 ЗиУ-10, 52 ЗиУ-6205, 49 АКСМ-101, 36 СВАРЗ-Икарус, 4 ЮМЗ-Т2, 3 АКСМ-201, 2 ЛАЗ-52522, 1 Икарус-280Т. По состоянию на 1 ноября 2000 г. в Химках 13 троллейбусов, из них 7 ЗиУ-9 и 6 АКСМ-101, в Видном - 9 троллейбусов ЗиУ-9. В начале 1997 г. в Москве действовали 85 троллейбусных маршрутов общей протяженностью 916,8 км (одиночная контактная сеть - 1273 км.); работали 8 троллейбусных парков. В перспективе намечается построить еще несколько новых парков в районах нового массового жилищного строительства с прокладкой туда новых линий: Новокосино, Отрадное, Бутово, Митино, Солнцево, Марьинский парк. Начато было только строительство в 1997 г. парка в Новокосино на 150 машино-мест, которое ведется крайне медленно. Так же неторопливо ведутся и работы по строительству линии по Кутузовскому просп. и Можайскому шоссе до Беловежской ул., уже неоднократно откладывавшемуся. Очередной срок ввода - 2003 г.
Максимум перевозок на троллейбусе пришелся на 1975-1990 гг., когда ежегодно им пользовались 900-1000 млн. пассажиров. С началом кризиса 90-х гг. число платных пассажиров резко сократилось (в основном за счет увеличения доли льготников) с 1 049 480 тыс. чел. в 1990 г. до 223 348 тыс. в 1996 г. Если в 1950-е гг. троллейбус перевозил 21 % всех пассажиров городского транспорта Москвы (это был максимум для троллейбуса), то начиная с 1970-х гг. эта доля стала быстро сокращаться: 17,2 % в 1975 г.; 14,8 % в 1980 г.; 14,5 % в 1990 г.; 9,1 % в 1996 г. Несмотря на этот общий спад, Москва имеет до сих пор крупнейшее в мире троллейбусное хозяйство, троллейбусы ходят и ежедневно перевозят москвичей и гостей столицы по главным радиальным магистралям города.