Нижнетагильский завод был основан Акинфием Демидовым в 1725 г. на реке Тагил в 65 верстах от Екатеринбурга. Первая выплавка чугуна состоялась уже 25 декабря 1725 г., в 1726 г. — получено первое железо, а в 1730 г. — первая медь. На Нижнетагильском заводе впервые в России был освоен метод плавки магнитных руд.
После смерти Акинфия Демидова в соответствии с раздельным актом завод отошел его младшему сыну Никите Демидову. Его часть, известную как Нижнетагильская треть, составили заводы: Нижнетагильский с деревней Плешково, Черноисточинский, Выйский с деревней Богульской, Висимо-Шайтанский с деревнями Большой и Малой Галашками, Верхний и Нижний Лайские (спустя два года Никита добавил к ним еще один завод – Нижнесалдинский), а также Сулемская пристань.
Приложив к доставшемуся ему наследству свою энергию, трудолюбие и таланты организатора производства, Никита Демидов обеспечил своим заводам лидирующее место в российской металлургической промышленности второй половины XVIII века.
Впоследствии им были построены еще два металлургических предприятия на Урале: в 1771 году – Висимо-Уткинский, а в 1778 г. – Верхнесалдинский. При жизни Никиты Акинфиевича Демидова принадлежавшие ему Нижнетагильские заводы не только неуклонно наращивали производство металла, но и все большая часть этого металла предназначалась для экспорта за границу.
Заводы Нижнетагильского округа отличались передовым оснащением. В 1760 г. на заводе было полностью налажено доменное и кричное производство, укладная, проволочная, якорная, меднокотельная и меховая фабрики, лесопильная и мучная мельницы, кирпичные и дегтярные сараи, производство гвоздей и кос. К 1800 г. было освоено плющильное и дощатое производство, изготовление уклада, томленой стали, жести, медной посуды, водяных и тележных колес. В 1820-1850-х гг. было освоено листопрокатное производство и пудлинговый способ изготовления железа, начато использование паровых двигателей, появился внутризаводский железнодорожный транспорт. В 1851 г. продукция завода получила три бронзовых медали Всемирной выставки в Лондоне за «четырёхгранное железо», свёрнутое спиралью в холодном состоянии, а в 1867 г. золотую награду Всемирной выставки в Париже.