В 1721 году была начата разработка магнитного железняка на горе Высокая. Также в этом году началось строительство чугуноплавильного и железоделательного завода, которые принадлежали семье Демидовых. 8 октября ( 19 по другому календарю) 1722 года Выйский медеплавильный завод, также принадлежащий Демидовым, выпустил свою первую продукцию. Именно этот день считается официальной датой основания Нижнего Тагила.
В XIX веке неподалеку от заводского поселка было открыто меднорудное месторождение, оно было самым крупным по тем временам на территории России. Также в середине столетия был найден малахит, были открыты предприятия по обработке камня и производству лакированных подносов. Существует легенда, что при возведении статуи свободы в Гудзонском заливе использовалась тагильская медь.
В 1834–35 годах на Меднорудянском месторождении были открыты богатые залежи малахита. В том числе был добыт уникальный монолит весом почти 40 т.Этим малахитом отделаны внутренние колонны Исаакиевского собора, Малахитовый зал Зимнего дворца в Санкт-Петербурге, выполнены огромные вазы, чаши, столешницы и прочие изделия.
В середине XIX века Нежнетагильский заводской поселок стал центром Нижнетагильского горнозаводского округа. Здесь были обнаружены месторождения золота, платины, драгоценных и поделочных камней. В 70-х годах девятнадцатого века была проложена железная дорога.
Для развития культуры будущего города Демидовы заложили хорошую основу. В конце XIX века в поселке появился музей естественной истории и древностей, в котором находились уникальные экспонаты. Также открылась первая библиотека. Выплавка металла с маркой «Старый соболь» привнесла новые культурные традиции, такие как лаковая роспись по металлу и тагильские подносы.
В 1919 году Нижний Тагил получил статус города, в следующем году — административный центр уезда, а в 1923 году был назван административным центром Нижнетагильского округа, который существовал до 1930 года.
