沈陽地鐵2號線南延線工程為第三期建設規劃中的線路，于2019年獲得省發改委關于《沈陽地鐵二號線南延線工程全運路站至航空產業園站可行性研究報告》（遼發改交通〔2019〕391號文）和《沈陽地鐵二號線南延線工程航空產業園站至桃仙機場站可行性研究報告》的批復（遼發改交通〔2019〕740號文）；并于同年年內獲得市發改委關于《沈陽地鐵二號線南延線工程(全運路站～航空產業園站)初步設計及概算的批復》的批復(沈發改審字[2019]113號文）和《沈陽地鐵二號線南延線工程航空產業園站至桃仙機場站初步設計及概算的批復》的批復(沈發改審字[2019]161號文）。

  沈陽地鐵2號線南延線工程（全運路～桃仙機場）主要位于渾南區及桃仙機場范圍內，線路全長約13.7km，全部為地下線，共設有沈本大街站、省博物館站和桃仙機場站等共7座地下車站，建成之后與二號線一期及北延線貫通運營。

  本工程已于2019年8月28日正式開工建設，計劃工期五年。