Die "S-Bahn Mitteldeutschland GmbH" ist eine Tochter der Deutschen Bahn AG und betreibt seit den Fahrplanwechsel am 15. Dezember 2013 das neue mitteldeutsche S-Bahn-Netz. Sie beinhaltet 6 Linien, 107 Haltepunkte und 430 Streckenkilometer. Gefahren wird im 30-Minuten-Takt, in den äußeren Gebieten im 60-Minuten-Takt.

Am 11. August 2008 erfolgte die Ausschreibung für das mitteldeutsche S-Bahn-Netz, dass zu diesem Zeitpunkt Ende 2011 in Betrieb gehen sollte, im Amtsblatt der Europäischen Union. Davor gab es zwei Jahre Vorbereitungs- und Abstimmungszeit mit den Partnern (Zweckverband Nahverkehrsraum Leipzig, ZVNL - Verkehrsverbund Mittelsachsen GmbH, VMS - Verkehrsverbund Oberelbe GmbH, VVO - Nahverkehrsservice Sachsen-Anhalt, NASA - Verkehrsverbund Berlin-Brandenburg GmbH, VBB - Nahverkehrsservicegesellschaft Thüringen mbH, NVS). Leistungen, die für 12 Jahre ausgelegt sind, sind der Betrieb von sechs neuen S-Bahn-Linien im Raum Mitteldeutschland, siehe unten. Neben der DB-Tochter haben sich unter anderem auch Veolia, die Hochbahn Hamburg und die Leipziger Verkehrsbetriebe beworben.

Am 21. September 2010 wurde bekanntgegeben, dass die neu gegründete S-Bahn Mitteldeutschland GmbH das mitteldeutsche S-Bahn-Netz betreiben wird und so wurde schließlich am 7. Februar 2011 in der Alten Börse zu Leipzig der Verkehrsvertrag unterzeichnet.

Die folgenden Linien gingen mit Fahrplanwechsel am 15. Dezember 2013 in Betrieb:

S 1 Leipzig Miltitzer Allee/Leipzig MesseLeipzig Hauptbahnhof (tief)–Oschatz–Riesa
S 2 BitterfeldLeipzig Hauptbahnhof (tief)Markkleeberg Gaschwitz
S 3 Halle HauptbahnhofLeipzig Hauptbahnhof (tief)Leipzig Stötteritz
S 4 GeithainLeipzig Hauptbahnhof (tief)Hoyerswerda
S 5 Leipzig/Halle FlughafenLeipzig Hauptbahnhof (tief)Zwickau Hauptbahnhof
S 5X Halle HauptbahnhofLeipzig Hauptbahnhof (tief)Zwickau Hauptbahnhof
S 7 Halle TrothaHalle HauptbahnhofHalle Nietleben

       

Zum Fahrplanwechsel am 13. Dezember 2015 sollte eine neue Linie in Betrieb gehen. Doch auf Grund der Bauarbeiten im Hallenser Hauptbahnhof und den nicht ausreichend zur Verfügung stehenden Fahrzeugen wurde die Inbetriebnahme der S 8 Halle HauptbahnhofDessau HauptbahnhofLutherstadt Wittenberg auf 2019 verschoben, wenn die Bauarbeiten abgeschlossen sein sollen. Dafür wurde die S 2 stündlich nach Dessau Hauptbahnhof und zweistündlich nach Magdeburg Hauptbahnhof (weiter als RB 51) verlängert. Auf Grund von Bauarbeiten im Bahnhof Markkleeberg Gaschwitz endet die S 2 bis Ende 2017 in Leipzig Connewitz. Die Ausnahme bilden fünf Fahrten zur Hauptverkehrszeit. Durch die Neuvergabe der Leistungen für das MDSB II-Netz an die Deutsche Bahn, konnten die neuen Fahrzeuge nicht mehr rechtzeitig geliefert werden. Deshalb kamen bis zum Sommer 2016 die Baureihe 182 der S-Bahn Dresden und Doppelstockwagen der Elbe-Saale-Bahn zum Einsatz. Die Linien S 5 und S 5X mussten zur Vermeidung von Fahrplankonflikten mit dem Fernverkehr ihre nördlichen Ziele tauschen. So fährt die S 5 nun nach Halle Hauptbahnhof statt Leipzig/Halle Flughafen und die S 5X nach Leipzig Halle Flughafen statt nach Halle Hauptbahnhof. Durch die Bauarbeiten im Hallenser Hauptbahnhof verkehrt die S 7 nur noch zwischen Halle Hauptbahnhof und Halle Nietlieben. Nach Halle Trotha verkehrt die S 3 stündlich über Halle Hauptbahnhof. Auch bei den Linien S 1, S 3 und S 4 finden Änderungen statt. Die S 1 verkehrt nur noch bis Leipzig Stötteritz statt bisher bis Riesa. Der geplante 15-Minuten-Takt erfolgt erst zum Fahrplanwechsel 2017, wenn die ICE-Neu- und Ausbaustrecke NürnbergErfurtHalle/LeipzigBerlin in Betrieb ist. Die S 3 rollt nun nach Borna und Geithain statt nach Leipzig Stötteritz und die S 4 nach Wurzen und Oschatz statt nach Hoyerswerda.

S 1 Leipzig Miltitzer Allee/Leipzig MesseLeipzig Hauptbahnhof (tief)Riesa
S 2 Dessau HauptbahnhofLeipzig Hauptbahnhof (tief)Leipzig ConnewitzMarkkleeberg Gaschwitz
S 3 Halle TrothaHalle HauptbahnhofBorna–Geithian
S 4 Hoyerswerda–Leipzig Hauptbahnhof (tief)Wurzen–Oschatz
S 5 Halle HauptbahnhofLeipzig Hauptbahnhof (tief)Zwickau Hauptbahnhof
S 5X Leipzig/Halle FlughafenLeipzig Hauptbahnhof (tief)Zwickau
S 7 Halle NietlebenHalle Hauptbahnhof

Mit dem Fahrplanwechsel am 11. Dezember 2016 wurde die neue Linie S 11 eingeführt. Sie entstand aus der S 1 Leipzig StötteritzLeipzig Messe. Zum besseren Verständnis wurde daher die nördliche Verbindung einer neuen Linie zugeordnet.

Der geplante Fahrplanwechsel am 10. Dezember 2017 sieht mit Abschluss der ersten Bauarbeiten im Hallenser Hauptbahnhof diesen neuen Liniennetzplan vor:

S 1 Leipzig Miltitzer AlleeLeipzig Hauptbahnhof (tief)Leipzig Stötteritz
S 2 Lutherstadt WittenbergDessau HauptbahnhofLeipzig Hauptbahnhof (tief)Markkleeberg Gaschwitz
S 3 Halle NietlebenHalle HauptbahnhofLeipzig Hauptbahnhof (tief)Geithian–Borna
S 4 HoyerswerdaLeipzig Hauptbahnhof (tief)Oschatz
S 5 Halle HauptbahnhofLeipzig/Halle FlughafenLeipzig Hauptbahnhof (tief)Zwickau Hauptbahnhof
S 5X Halle HauptbahnhofLeipzig Hauptbahnhof (tief)Zwickau
S 7 Halle TrothaHalle HauptbahnhofLutherstadt Eisleben
S 8 Lutherstadt Wittenberg–Dessau Hauptbahnhof–Halle Hauptbahnhof–
S 9 Halle Hauptbahnhof–Delitzsch-Eilenburg
S 11 Leipzig Stötteritz–Leipzig Hauptbahnhof (tief)–Leipzig Messe

Zum Einsatz kommen Züge der Marke "Talent 2" von Bombardier Transportation, die im Werk Henningsdorf gefertigt werden. Die S-Bahn Mitteldeutschland GmbH bestellte für das MDSB I-Netz 51 Triebzüge, die in als Drei- und Vierteiler kombiniert werden können. Die Farbgebung ist silbergrau mit einem schwarzen Fensterstreifen und grünen Türen. An der Stirnseite gibt es das S-Bahn-Logo und seitlich den Schriftzug "S Mitteldeutschland" zusehen. Die 29 Triebzüge für MDSB II-Netz haben ebenso eine silbergraue Lackierung mit einem schwarzen Fensterstreifen, jedoch mit roten Türen, da sie nur auf der S 2 verkehren und teilweise durch Sachsen-Anhalt. Bemerkenswert ist, dass bei diesen Triebzügen das DB-Logo an der Stirn und Front klebt.