南部住宅区与施工组织
20世纪60年代，莫斯科南部的纳加季诺、科洛缅斯科耶、沃尔洪卡—吉尔等住宅区迅速扩展，这些地区离市中心较远，新地铁线路向它们铺设。1983年出版的工程史文集记载，1969年投入运营的汽车厂站至卡霍夫卡站区间长9.6公里。规划同时重视地铁线路之间以及地铁与市郊铁路的换乘。
这段工程的暗挖施工有莫斯科地铁建设机构的第八施工安装管理处（СМУ-8）参加。负责人为布尔采夫（П. С. Бурцев），区段负责人为切尔年科（Е. А. Черненко）；掘进班组在科洛缅斯卡亚至卡希尔斯卡亚之间，曾以单一工作面实现每月430.6米进尺，该书所列定额为90至100米。
车站施工也以班组为组织单位。莫斯科地铁建设机构第五施工安装管理处的老职工维克托·沃尔科夫（Виктор Волков）回忆，А. Н. Смирнов（斯米尔诺夫）带领的一个班组于1969年建成卡霍夫卡站，斯米尔诺夫因此获列宁勋章。
1969年的试车与通车
试验列车于1969年8月9日驶过新区间。线路从汽车厂站出发，经纳加季诺地铁桥跨越莫斯科河，新增科洛缅斯卡亚、卡希尔斯卡亚、华沙和卡霍夫卡四站。其中后来组成卡霍夫卡线的后三站，于8月11日作为莫斯科河畔线的一部分开放。这里采用公历日期；试车和投入运营是前后两个阶段。
四站采用柱式结构，埋深约7至9米。区间隧道直径5.5米，使用Щ-19盾构施工，经过公路、铁路及工业区下方，复杂地层需要采用化学加固等办法。卡霍夫卡站施工还使用跨度40米的ККТС-20龙门起重机。
华沙站通过步行通道连接科洛缅斯科耶铁路站台。卡希尔斯卡亚站设两座站厅，设计时已考虑与未来的环线相连。卡霍夫卡站中央大厅预留了换乘通道，1983年才随下方的塞瓦斯托波尔站开放而投入使用；这使早期车站布置在后来的路网中得到利用。
分叉行车与独立运营
独立以前，列车曾分别开往红卫兵站和卡霍夫卡站。《莫斯科展望报》回顾这种分叉运营时，记述了两班开往红卫兵站、一班开往卡霍夫卡站的安排。
为取消分叉行车，地铁建设人员在20世纪90年代中期修建了卡希尔斯卡亚站后的折返线。1995年11月20日，卡希尔斯卡亚至卡霍夫卡区间成为独立线路，长度为3.3公里。1969年的区间开通与这次独立运营，对应的是车站启用和行车组织调整两种不同变化。
《莫斯科展望报》在2020年报道改造工程时，列出改造前的运行规模：卡霍夫卡线有七列列车，发车间隔为五分钟。这些数字描述的是独立运营末期，而非1969年刚开放时的班次。
接入大环线的改造
2019年，莫斯科地铁建设公司取得三座车站及相关隧道的改造合同。计划包括更新轨道、牵引变电设施、通信和消防系统，并修建通往莫斯科河畔车辆段的联络线。
卡霍夫卡站于2019年3月30日关闭，卡希尔斯卡亚和华沙两站于10月26日关闭。改造需要让旧车站的设备适应大环线更密集的行车。
2022年3月的施工报道记载，旧折返设施的渡线室和部分隧道已经拆除，为纳入大环线腾出条件；当时卡霍夫卡站已经重新开放，另外两站仍待恢复客运。从修建折返设施以支持独立运营，到拆改它们以接入环线，这段线路的工程配置随行车方式发生了变化。