1 декабря 1732 г. домна Шайтанского (Нижне-Шайтанского) завода, основанного Никитой Демидовым, выпустила первый чугун. С этого момента ведется отсчет истории предприятия и поселения вокруг него, известного как Васильевско-Шайтанский завод, в дальнейшем получивший статус города, названного Первоуральск.
Спустя 28 лет был построен Верхне-Шайтанский железоделательный завод, появилась и лесопильня на реке Ельничной, обеспечивавшая лесом оба завода, в поселении действовали мужское училище, женская школа, библиотека, госпиталь, заводская и земская больницы, аптека.
Рабочие Шайтанских заводов славились своим мастерством далеко за их пределами, а произведенные ими изделия неоднократно получали награды самого высокого уровня.
За годы своего существования поселок пережил не одно потрясение: в 1771 году в результате бунта рабочих был убит владелец завода Ефим Ширяев, а после подавления восстания отряда Ивана Белобородова (сподвижника Емельяна Пугачёва) была разрушена плотина и сожжен Верхне-Шайтанский завод, а также большая часть жилых домов и хозяйственных построек.
Был долгий и непростой этап восстановления, и уже к началу ХХ века удалось вновь запустить мартеновское и литейное производство, а 15 сентября 1915 г. пущена первая прокалочная печь химического Хромпикового завода по выработке натриевого хромпика и серной кислоты.
В начале сентября 1920 г. Васильевско-Шайтанский завод освоил трубное производство и стал называться «1-й Уральский завод цельнотянутых труб», а 3 ноября 1923 года ЦИК СССР принял постановление, которым горные округа ликвидировались, а на их месте появились новые административные образования — районы. Шайтанский, Ревдинский, Билимбаевский, Новоуткинский горные округа были объединены в один район, центром которого стал поселок Первоуральский.
С преобразованием поселка в город началась его новая история. В черту города Первоуральска вошли поселки и промышленные площадки вновь строящихся Динасового, Трубного завода, площадка Хромпикового завода с железнодорожной станцией Хромпик, а также прилегающие поселки.
С 1935 г. Первоуральск становится городом областного подчинения. В это же время из Первоуральского района был исключен город Ревда и близлежащие к нему поселки.
В период индустриализации Первоуральск накопил мощный промышленный потенциал: Первоуральский Новотрубный завод, Динасовый завод, Хромпиковый завод, возникшие в 30-е годы ХХ столетия, до сегодняшнего дня являются действующими предприятиями. А всю производственную структуру Первоуральска образуют более двух десятков промышленных предприятий горнодобывающей, металлургической, химической, металлообрабатывающей, строительной и других отраслей.
Сегодня Первоуральск — четвёртый по численности населения город в Свердловской области после Екатеринбурга, Нижнего Тагила и Каменска-Уральского.