公交三公司二环环线是沿二环路行驶的环形线路，分为1号线、2号线两条，分别为顺时针、逆时针环形线路，均在辛家庙公交枢纽站始发和终到。
二环1号线：由辛家庙公交枢纽站发车，经东二环、南二环、西二环、北二环回到辛家庙公交枢纽站。
二环2号线：由辛家庙公交枢纽站发车，经北二环、西二环、南二环、东二环回到辛家庙公交枢纽站。
2004年，西安市十一届三次会议上，第197提案提出了“关于增设二环环形公交车线路”的建议。
197号提案认为，西安市二环路已经全线贯通，但从东往西，从南往东或从西往北交通仍未跟上，与西安市目前社会、经济发展状况不相适应。建议增设二环环形公交车线路，衔接二环及与二环相交的道路交通，改善二环公共交通现状，发挥二环应有的作用，为西安市社会经济发展及沿线居民、厂矿企业服务。
2006年8月30日，树立站牌，但因票价审批未完成，无法正式开通；9月5日，正式开通，两线均在金花北路调度。
设站44个，首班6:30，末班19:30，配车各15部。
2006年10月下旬，增加沣惠路、朱宏路机电市场、中联家居、公交六公司东区、大明宫建材家居城5站。
实际二环1号线因走白家口立交桥上而不停靠沣惠路站，而在胡家庙站以南增加了金花路便民站。
2007年4月6日，二环2号线调度站改至信号厂，二环1号线不变仍为金花北路。
2008年6月，两线增加文景立交西站。
2009年8月18日，因东南二环立交施工，二环2号线改回金花北路调度，但站牌未改。
2009年10月中旬，两线增加辛家庙西村站。
2010年，首班提前至6时，末班延长至20时30分。
2011年4月20日，两线改为辛家庙公交枢纽站调度。
2014年4月18日，二环环线改为无人售票线路，投币1元，刷卡5折。
2015年10月16日，因信号厂转盘施工，临时取消信号厂站。
2017年7月30日，二环1号线更换为空调车。
2018年1月8日，二环2号线更换为空调车。
2006年开通时，二环环线公交车线全长34公里，1号线由金花北路发车，经东二环、南二环、西二环、北二环、东二环至金花北路，顺时针运行，沿线设立44个站点；2号线由金花北路发车，经东二环、北二环、西二环、南二环、东二环、至金花北路，逆时针运行，沿线设立44个站点。
■高峰期发车间距8分钟
1号线、2号线运行一圈的时间为112分钟；高峰发车间距8分钟，低峰发车间距为10分钟；票价起步1元，全程3元，0.5元进位，与普通公交线路不同，二环环线票价进位不完全按照站点进位，而是参考公里数实行里程、站点结合票价进位；早上6时30分发车，末班车收车时间为晚上7时30分。
1、2号线运行方向不同，但站点设置基本一样，44个站点为：金花北路、互助路立交、长兴路、金花南路、信号厂、沙坡、新安医院、武警医院、西部家具城、铁一局医院、赛格电脑城、文艺路南口、长安路、政务大厅、含光路、人才市场、电子科技大学、白庙村、劳动南路、高新二路、桃园路、西桃园、昆明路、土门、团结中路、西开公司、安美居、白家口、李下壕村、未央乡政府、大白杨村、福迪汽贸、朱宏路、城北客运站、明珠家居城、百寰建材市场、井上村、辛家庙、矿山路口、中铁现代物流、石家街、胡家庙、金花路、金花北路。二环环线公交开通之前，没有贯穿整个二环的公交线路。十多条沿部分二环运行的公交线路中，211路、308路等部分线路由于与二环环线重线较多，西安市公交总公司将对这些线路走向进行调整。
车型与普通公交相仿此前，有关部门曾规划将二环环线公交建成快速公交干道，同时运行车辆配以能载200人的超大型快速公交专用车型。在二环环线具体实施过程中，考虑到二环环线的客流量以及二环路建设快速公交干道的可行性，有关部门暂不在二环实施快速公交干道。本次开通的二环环线公交车为纯天然气环保车，与普通公交车辆相仿。该线路为有人售票。
高架桥上不设站点考虑到市民乘坐方便，二环环线公交站点都设在二环路辅道，即有高架桥的路段（如含光—朱雀高架桥等）站点设在桥下，高架桥上不设站点。
配车适时增加从整个二环的客流来看，南二环客流较大，东二环、西二环客流中等，北二环沿线由于商业网点、住宅小区、大型单位等较少，预计大多路段客流较少，因此二环环线将呈明显的客流不平衡状态，但考虑到二环已有部分线路运行，公交部门近期不会在南二环等客流较大路段增开环线区间车。二环环线两条线各配车15部，公交公司将根据客流情况，适时增加配车。
2011年4月20日，两线改为辛家庙公交枢纽站调度。
2014年4月18日，二环环线改为无人售票线路，投币1元，刷卡5折。
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