В июле 1796 г. Сибирский приказ повелел Верхотурскому воеводе Д. Протасьеву разыскать «лучший камень-магнит» и «добрую железную руду». В январе следующего года воевода написал в Москву, что «камень-магнит» нашли у горы Магнит (позднее — Высокая), а железную руду — в четырех верстах по р. Нейва. Образцы минералов были посланы в Амстердам к Николаю Витцену и в Ригу — И. Миллеру, давших образцам весьма высокую оценку.
В 1702 г. указом Петра I Демидовым дано разрешение на строительство Нижнетагильского чугуноплавильного и Выйского медного заводов.В 1716 г. пущен Шуралинский, а в 1718 г. — Быньговский и Верхнетагильский заводы Демидовых.
19 октября 1722 г. получена первая плавка на Выйском медеплавильном заводе.
В конце декабря 1725 г. дал чугун крупнейший (на 4 домны) завод Петровского времени — Нижнетагильский чугуноплавильный. Благодаря уникальной по тому времени концентрации доменного производства Тагильский завод в XVIII в. давал металла больше, чем любое другое предприятие России. Тагильские изделия широко использовались для строительства столицы. По предписанию Петра I на заводе выпускали фонтанные трубы, для строящегося Санкт-Петербурга изготовили 4 чугунных моста: Поцелуев, Семеновский, Красный и у Московской заставы на Обводном канале. Игла Адмиралтейства была окована тагильской медью.
В 1807 г. создан Нижнетагильский горный округ в составе Нижнетагильского, Выйского, Нижне- и Верхне-Салдинских, Черноисточинского, Висимо-Шайтанского, Висимо-Уткинского, Верхне- и Нижне-Лайского заводов, принадлежавших наследникам Н.А. Демидова.
В 1814 г. открыто Меднорудянское месторождение, развивается медеплавильное производство и добыча малахита. Особую известность месторождение получило в 1834 г. с находкой уникальной глыбы малахита весом почти в 20 тыс. пудов (самый большой извлеченный кусок весил около 700 пудов). Малахит пошел на отделку внутренней колоннады Исаакиевского собора и Малахитового зала Зимнего дворца. На Выйском заводе были восстановлены все медеплавильные печи.
В 1820-х гг. в Нижнетагильском округе начинается добыча золота и платины.
В 1873–1878 гг. строится Уральская горнозаводская железная дорога (линии «Сан-Донато — Нижняя Салда — Алапаевск»).
В 1916 г. пущен Высокогорский (снарядный) механический завод, который предусматривалось переоборудовать в вагоностроительный.
9 февраля 1918 г. декретом Советского правительства национализированы заводы и рудники Нижнетагильского и Луньевского горных округов.
20 августа 1919 г. решением Екатеринбургского Временного Революционного Комитета поселок Нижнетагильского завода преобразован в город Нижний Тагил.
В 1919 г. идет восстановление Высокогорского рудника, металлургического завода и других предприятий.
В 1921–1924 гг. Нижний Тагил — уездный центр.
В 1924 г. в Тагильском округе были образованы районы: Тагильский (позже Нижне-Тагильский) с центром в г. Нижний Тагил, Петрокаменский с центром в с. Петрокаменское, Кытлымский с временным центром в с. Павда, Висимо-Шайтанский с центром в пос. Висимо-Шайтанский.
В начале 1930-х гг. упразднены Петрокаменский и Висимо-Шайтанский районы.
С 1931 г. Нижний Тагил — город областного подчинения, которому была передана также территория упраздненного Нижне-Тагильского района.
В январе 1931 г. начинается строительство Новотагильского металлургического завода (НТМЗ) и Уралвагонзавода (УВЗ).
В 1933 г. упразднен Кытлымский район, его территория передана Исовскому району.
19 мая 1934 г. на Уралвагонзаводе зажгли первую вагранку, отлили первые 13 чугунных колес.
В 1934 г. заработал первый объект — основной шамотный цех огнеупорного производства НТМЗ.
11 октября 1936 г. с главного конвейера вагоносборочного цеха УВЗ сошел первый грузовой вагон.
В августе 1937 г. вошло в строй первое металлургическое производ-ство НТМЗ — бандажный стан.
В 1938 г. из состава Тагильского района выделен и образован Висимский район с центром в р. п. Висим, а также вновь образован Петрокаменский район.
В 1939 г. начал работу первый тагильский вуз — учительский институт.
11 июня 1940 г. пущена первая коксовая батарея (коксохимзавод).
25 июня 1940 г. доменная печь № 1 выдала первые тонны чугуна.
23 сентября 1940 г. с пуском мартеновской печи № 1 НТМЗ стал производством полного цикла.
В 1941 г. на базе торфохимзавода организован завод пластмасс.
В июне 1942 г. на базе киевского завода Медикоинструмент и ленинградского «Красногвардеец» образован медико-инструментальный завод.
В марте 1957 г. ранее самостоятельные Новотагильский металлургический, металлургический им. В.В. Куйбышева, коксохимический и огнеупорный заводы, Высокогорский, Лебяжинский и Гороблагодатский рудники объединены в Нижнетагильский металлургический комбинат им. В.И. Ленина (НТМК).
1 февраля 1963 г. Висимский и Петрокаменский районы упразднены.
1 декабря 1971 г. Нижний Тагил награжден орденом Трудового Красного Знамени.
В 1979 г. пущены Нижнетагильский цементный завод и комбинат асбестоцементных изделий.
В 1980 г. вошла в строй Трикотажная фабрика — головное предприятие Нижнетагильского производственного трикотажного объединения.
27 ноября 1995 г. решением Нижнетагильской городской Думы № 66 принят Устав города.
