Все строительство в Екатеринбурге шло согласно генеральному плану, разработанному прибывшим из Олонецких заводов воспитанником артиллерийской академии М.С. Кутузовым. Первый генеральный план Екатеринбурга свидетельствует о том, что застройка города на Исети велась по лучшим образцам фортификационного искусства Германии, Нидерландов и Франции. Европейский характер города отразился не только в его названии (немецкое «бург» в переводе на русский "крепость"), но и планировке.
Екатеринбург возводился как столица горнозаводского края, раскинувшегося на громадной территории по обе стороны Уральского хребта, в двух частях света - Европе и Азии. Сам Екатеринбургский завод в первые годы работы превосходил по технологической оснащенности все иные металлургические предприятия не только страны, но и мира.
В 1725 году в Екатеринбурге был открыт Монетный («Платный») двор, в течение полутора столетий обеспечивавший Российское государство медной монетой. В 1726 году построена Гранильная фабрика, ставшая основным поставщиком изделий из уральских самоцветов в державный Санкт-Петербург и многие европейские столицы.
Императрица Екатерина I дала Екатеринбургу имя, а Екатерина II в 1781 году даровала ему статус города. Во время правления Екатерины II через молодой город проложили главную дорогу Российской Империи, которая к западу от Екатеринбурга называлась Московским трактом, а к востоку - Большим Сибирским. Таким образом, Екатеринбург стал городом-ключом к бескрайней и богатой Сибири, «окном в Азию», подобно тому, как Петербург был российским «окном в Европу».
В 1807 году роль столицы горнозаводского края была подтверждена присвоением ей статуса единственного в России «горного города». Вплоть до 1863 года Екатеринбург оставался в подчинении у начальника горных заводов хребта Уральского, министра финансов и лично императора и пользовался значительной свободой от губернаторской власти. С 1830-х годов горный Екатеринбург стал центром машиностроения. На казенной и частных механических фабриках было налажено производство горного и металлургического оборудования, водяных турбин и паровых двигателей. Все это выдвинуло город как столицу горнозаводского края.
С 1726 года в Екатеринбурге началось изготовление медных денег, сначала «плат» (тяжелых квадратных пластин, где номинал был уравнен с ценой металла), а затем с 1735 года общероссийской медной монеты. Екатеринбургский монетный двор производил до 80% медной монеты в России, закрыт в июне 1876 года. Изготовленные на Екатеринбургской гранильной фабрике вазы и чаши украшали Зимний дворец. На основанной в 1839 году механической фабрике производились водяные колеса и турбины, паровые машины, металлорежущие станки и т. д. В 1874 году фабрика потеряла заказы и закрылась.С 1820-х годов самые богатые из екатеринбургских купцов занялись разработкой приисков россыпного золота в Западной Сибири. В июне 1826 года екатеринбургский купец Яким Рязанов одним из первых в России получил разрешение заниматься золотопромышленностью. В компании с купцами Ф. Казанцевым и С. Баландиным на рубеже 1820-1830-х годов он разрабатывал прииск в районе р. Кундустуюл Томской губернии. В первые 5 лет им удалось добыть свыше 116 пудов золота. Крупным золотопромышленником был Тит Зотов, владевший приисками по р. Севагликон Енисейской губ. Среди ремесленников преобладало камнерезное и ювелирное искусство. Екатеринбург был центром урало-сибирского старообрядчества беглопоповского согласия.
После отмены крепостного права горная промышленность Урала переживала серьезный кризис. В 1863 году екатеринбургское общество добилось отмены статуса горного города. В 1872 году избрана новая городская дума по цензовому принципу. Влияние горных властей в Екатеринбурге постепенно уменьшалось, что положительно сказывалось на городском хозяйстве.
В 1878 году построена первая на Урале железная дорога Екатеринбург-Пермь, связавшая заводы Среднего Урала с губернской столицей. Ее строительство финансировалось частным капиталом. В последующие десятилетия Екатеринбург стал крупным железнодорожным узлом: направления Екатеринбург – Тюмень – Омск (1885 год) и Екатеринбург – Челябинск (1896 год) давали выход на Сибирскую железную дорогу, а новая железнодорожная ветка Екатеринбург – Кунгур - Пермь (1909 год) - прямой путь к Санкт-Петербургу. Спроектированная в начале XX века железная дорога московского направления Екатеринбург – Казань была закончена только в 1920 году.
Рост населения Екатеринбурга и сеть железных дорог способствовали развитию мукомольной промышленности. В 1884 году начала работать первая на Урале паровая мельница городского головы И. И. Симанова, ставшая ведущим предприятием этой отрасли в урало-сибирском регионе. Вторая паровая мельница, А. Е. Борчанинова, построена в 1906 – 1908 годах. Большое значение для экономической и общественной жизни города имела прошедшая в Екатеринбурге в 1887 году Сибирско-Уральская научно-промышленая выставка. К 1904 году в Екатеринбурге (без пригородов) насчитывалось 49 промышленных предприятий с оборотом 4070 тысяч рублей и более 300 небольших кустарных заведений и мастерских. Самые крупные из них: механический завод Ф. Ятеса, производивший паровые машины, суконная фабрика братьев Макаровых, пивоваренный завод братьев Злоказовых.
В 1917 году переход власти к большевикам в Екатеринбурге произошел мирным путем, с марта 1918 года городскую думу сменил исполком Городского Совета. В городе располагался Уральский областной совет во главе с А. Белобородовым – высший орган советской власти на Урале. Вскоре после начала полномасштабной гражданской войны в июне - начале июля 1918 года антибольшевистские силы наступали на город со стороны Челябинска и Тюмени. В ночь с 16 на 17 июля был расстрелян Николай II и его семья. 25 июля красные оставили Екатеринбург, а 28 июля в город без боя вступили чехословацкие части С. Войцеховского. В Екатеринбурге было образовано Временное областное правительство Урала, возобновила деятельность городская дума, приехало несколько депутатов Всероссийского Учредительного собрания (В. Чернов и другие). После омского переворота 18 ноября 1918 года исполнительная власть перешла к назначенному В. Колчаком Начальнику Уральского края С. С. Постникову, депутаты Учредительного собрания были арестованы. Екатеринбург в то время – один из центров военного управления и формирования Сибирской армии, сюда готовился перенести ставку Колчак. В ходе наступательной Екатеринбургской операции 2-й и 3-й армий 14 июля 1919 года красные вновь заняли город, были восстановлены советские органы власти.
После гражданской войны существенных изменений в структуре производства не произошло, основное внимание уделялось восстановлению разрушенных войной и национализированных предприятий: завода «Металлист» (бывший Ятеса), льнопрядильной фабрики имени В. Ленина (бывшая Макаровых), Верх-Исетского металлургического завода и других. К 1924 году объем валовой продукции достиг 4/5 уровня 1913 года. Во времена НЭПа получило развитие частное кустарное производство, в основном швейное, сапожное, пекарное, металлообработка (2178 кустарей на осень 1925 года). В Свердловске появился хлебозавод.
В 1923 году Екатеринбург стал столицей Уральской области, включавшей современные Курганскую, Челябинскую, Пермскую, Тюменскую и Свердловскую области. В 1924 году переименован в Свердловск. 17 января 1934 года из Уральской области выделена Свердловская область.
В годы первых пятилеток предприятия города были реконструированы, а также построены новые крупные заводы (Уральский завод тяжелого машиностроения (1933 год), Уралэлектромашина (1934 год), Уральский турбоматорный завод (1939 год) и другие). Именно в этот период сформировался промышленный профиль Свердловска. К началу 1940-х годов в городе действовали 85 государственных предприятий союзного и республиканского значения, 40% от объема всей производимой продукции приходилось на машиностроение и металлообработку. Появились общественный транспорт, новая электростанция, канализация и водопровод, многоэтажные дома, школы и вузы, драматический театр и филармония, цирк и зоопарк.
В период Великой Отечественной войны 1941-45 годов произошла еще одна крупная трансформация промышленности города. В Свердловск были эвакуированы более 50 крупных предприятий, на базе которых были созданы новые или расширены старые заводы: Уральский завод химического машиностроения, Уральский приборостроительный завод, Уральский оптико-механический завод и другие. Промышленность Свердловска производила различную военную продукцию (танки, самоходные артиллерийские установки, орудия и многое другое). В целом за годы войны объем производства вырос в шесть раз.
В послевоенные годы в экономике города продолжали преобладать машиностроение и металлообработка, но появились предприятия, ориентированные на потребительский рынок: жировой комбинат, трикотажная фабрика, завод крупнопанельного домостроения. В 1970-1980 годах продолжалось расширение военно-промышленного комплекса, на долю которого приходилось до 20% объема промышленного производства.