深层地下空间基本不受城市上部空间形态的制约，对它们可以实施统一规划、设计、施工和维护管理。深层地下空间十分适合设置无人或少人活动的、具有较强系统性的功能。

世界上关于深层地下空间及相关问题的研究成果主要集中在日本。1980年，日本启动了大深度（约50～100米）地下空间开发的规划、地质评价、施工方法等方面讨论与研究工作，形成了一些论文、著作等文献成果，对日本深层地下空间开发利用实践发挥了重要的引领和支撑作用。 在中国，深层地下空间利用的问题也引起研究者的关注，已组织开展了城市深层地下空间与地下综合体开发技术研究工作。

1995年，日本成立了“临时大深度地下利用调查会”，2000年颁布了《大深度地下公共使用特别措施法》，首次给出了深层地下空间的严格定义。2001年完成了《大深度地下使用技术指针及其解说》，2006年发布了大深度地下空间公益性利用基本方针及相关手册、指南，促进了大深度地下空间的合理有序开发和利用。日本已建成的深层地下空间工程包括地铁大江户线、江户川深隧，以及东京都外环高速公路等。

2015年2月，新加坡国会通过了针对地下空间权属问题的法规，规定新加坡地平基准线负30米以下的范围为深层地下空间，该范围归新加坡国家政府所有。在新加坡已建成的深层地下空间工程包括深隧排污系统、电缆隧道工程、地下军火库UAF、裕廊岛地下储油库。

欧美等国家城市深层地下空间的开发利用，已达到相当规模和水平。如俄罗斯的莫斯科、圣彼得堡地铁，北欧国家的民防工程，开挖深度达到地下50～200米；美国芝加哥合流隧道系统，墨西哥、瑞典、法国巴黎和英国伦敦泰晤士等深层隧道系统；德国、法国、加拿大、墨西哥、瑞典、芬兰等国家，建有深层地下盐穴或岩洞石油储备库等。

2005年，《上海地下空间概念规划》提出将超过地下40米的深层空间用于特种工程和远期开发。截至2016年，仍在建设的北横地下通道深度已达48米，超过40米深的路段长达2.6千米。

根据世界上深部地下空间开发利用经验，深层地下空间开发利用形式主要有深竖井、隧道和节点大空间3种。①深竖井，采用适用挡土方式的竖井构筑方法，在松软地基上也可以采用沉箱法或深井法进行竖井筑造。②隧道，施工法中一般包括盾构施工法和矿山施工法。盾构施工法是深层地下空间利用的核心技术。③节点大空间，位于较接近地表部分，通常采用明挖施工法进行建设。深层地下空间开发在现有技术手段下是可行的，但仍属于缺乏经验的领域，因此需要开展更深入的研究。

与中浅层地下空间开发利用相比，深层地下空间开发利用具有以下优点：①良好的社会、经济、环境综合效益，可合理有序安排浅、中、深层地下空间的开发利用。②提高城市的防灾抗灾能力，真正让城市成为包容、安全的国际化“韧性城市”。③有利于深层设施的建造，通过兼顾深层地下空间资源的利用，使城市功能高度融合。但具有一次性投资较大，统一协调管理难度较大，预留空间不易确定等缺点。