Как промышленное предприятие, завод ведёт свою историю с 25 декабря 1725 г., когда здесь был выплавлен первый чугун. Это было одно из крупнейших предприятий Демидовых, которое выполняло полный технологический цикл производства металла. В 1736 г., после пожара на домнах Екатеринбургского завода, Нижнетагильский становится одним из самых больших в Европа с передовой технологией производства железа. Но постепенно в силу удаленности от источников минерального топлива и трудоёмкости в модернизации производства завод стал сдавать свои позиции. С созданием в 1957 г. НТМК завод входит в его состав как одно из структурных подразделений, после чего начинается постепенное сворачивание его металлургических производств. В 1987 г. на тогда ещё Нижнетагильском металлургическом заводе им. В. В. Куйбышева по решению Министерства культуры СССР остановили последнее старый доменный цех и был создан единственный в России завод-музей под открытым небом, где можно познакомиться с шестью экспозициями-этапами металлургического производства. На данный момент завод-музей занимает площадь в более чем 25 га. Промышленный комплекс музея в качестве памятника истории техники Указом Президента РФ отнесен к культурно-историческому наследию федерального значения и рекомендован комитету ЮНЕСКО на включение в
реестр памятников мирового значения.