Город расположен в долине р. Исеть на окружающих ее холмах и увалах.
Один из крупнейших промышленных и научно-культурных центров России, крупнейший город Урала, расположенный на восточном склоне Уральских гор, в долине немноговодной р. Исеть вдоль череды старых заводских прудов, Екатеринбург возник в центре формирующегося на Урале горнозаводского района. Как и другие заводские поселения, город имел регулярную планировку. Назван в честь покровительницы горного дела святой великомученицы Екатерины Александрийской и нареченной ее именем Екатерины I. В силу своего благоприятного географического положения город стал крупным центром уральской горной промышленности, административным и хозяйственным ядром Урала: Екатеринбург — единственный российский город, который официально именовался «горным городом». Особое положение Екатеринбурга было связано с его ведущими позициями в производстве чугуна и меди, литье пушек и ядер, изготовлении холодного оружия. Будучи местом, где находились органы управления казенными металлургическими и горнорудными предприятиями Урала и Сибири, он управлялся не гражданской, а военной администрацией. В начале XIX в. под ведомством екатеринбургского горного начальства состояли казенные и частные заводы, рудники и прииски Пермской, Оренбургской, Уфимской, Вятской и Казанской губерний. Военно-промышленным городом Екатеринбург оставался вплоть до реформы императора Александра II. С 1830-х гг. активный рост Екатеринбурга был вызван в первую очередь «золотой лихорадкой», в это же время город превращается в столицу камнерезного искусства России. После получения статуса «гражданского города» и отмены крепостного права произошла серьезная перестройка его экономики, совпавшая со строительством Уральской горнозаводской железной дороги. Постепенно город становится одним из ведущих торгово-коммерческих центров страны, начинается интенсивное развитие легкой промышленности. В период Первой мировой и Гражданской войн Екатеринбург переживал время глубокого кризиса, оставаясь при этом самым крупным уральским городом по промышленному потенциалу, торговле и числу жителей. Ко времени Октябрьской революции в Екатеринбурге насчитывалось до 45 крупных заводов и фабрик и множество ремесленных и кустарных заведений. Все большее значение для экономики города приобретает Верх-Исет-ский завод (ВИЗ), официально не входивший в черту Екатеринбурга. Город продолжает играть на Урале ведущую роль по торговле хлебом и продукцией горнозаводской промышленности. В годы первых пятилеток в рамках программы индустриализации страны начинается бурная реконструкция промышленности города, который превращается в огромную строительную площадку (возводятся Уральский завод тяжелого машиностроения, Уралэлектротяжмаш, Турбомоторный завод, проводится реконструкция Верх-Исетского завода). К 1941 г. Свердловск стал крупнейшим индустриальным и научно-образовательным центром, самым быстрорастущим городом страны (с 1926-го по 1937 г. число его жителей утроилось), который вошел в десятку крупнейших городов Советского Союза. В годы Великой Отечественной войны Свердловск превратился в кузницу оружия: Уралмаш перестроился на выпуск танков, самоходных орудий и артиллерийских систем; Уральский турбомоторный завод становится крупнейшим предприятием по выпуску дизельных двигателей; Уралэлектроаппарат — ведущим предприятием электротехнической промышленности страны. Город принял и организовал работу более 50 крупных предприятий из других регионов Советского Союза. Местные и эвакуированные предприятия образовали уникальный по своему объему производственный комплекс.
В первые послевоенные годы индустрия Свердловска явилась одной из баз восстановления промышленных районов, пострадавших во время войны. Рубеж 1940–1950-х гг. отличается появлением предприятий, ориентированных на потребительский рынок, широкомасштабным жилищным строительством. Особое значение для развития Свердлов-ска имело создание по решению XVI съезда партии второй угольно-металлургической базы на востоке страны.
Благодаря уникальной концентрации разнообразных промышленных предприятий возникла большая группа научно-исследовательских и проектных институтов, связанных с металлургической и горнорудной промышленностью (институты металлургии, физики металлов, геологии и геохимии УНЦ АН СССР, Институт черных металлов, Институт горного дела, Уралгипромез, Уралмеханобр, Унипромедь, Уралгипроруда и др.), строительством промышленных предприятий (Уралгипрошахт, Уралгипрохим, Уралгипротяжмаш, Уралгипроторф, ВУХИН, НИИхиммаш и др.), транспортом и градостроительством (Уралгипротранс, Гипроавтотранс, Гипродормаш, Свердловскгипроводхоз, Свердловскгражданпроект и др.). Индустриальный профиль Свердловска в 1950–1980-х гг. определяли 5 производственных объединений, по праву считавшихся машиностроительными гигантами: Уральский завод тяжелого машиностроения, Уралэлектротяжмаш, Турбомоторный завод, Уралхиммаш, Машиностроительный завод им. М.И. Калинина. Десятилетия рыночных реформ, сопровождавшиеся спадом производства, во многом определили уход в прошлое сугубо индустриальной структуры города.
К историко-архитектурным памятникам относятся: Вознесенская церковь (XVIII в.), усадьба Расторгуева — Харитонова, особняки Рязановых, здания горной аптеки, поликлиники и Главного правления Верх-Исетских заводов, построенные в стиле русского классицизма.
В городе едва ли не самая большая в мире концентрация зданий и комплексов в стиле конструктивизма: комплекс спортобщества «Динамо» (арх. В.Д. Соколов, 1929–1934 гг.), Городок чекистов (И.П. Антонов, В.Д. Соколов, А.М. Тумбасов, 1929–1938 гг.); здания горсовета, обкома партии и облисполкома; Дом контор, Дом промышленности, Дом связи; гостиница «Большой Урал». К эпохе так называемого «сталинского барокко» относятся здания Управления железной дороги, штаба Уральского военного округа, многоэтажный жилой комплекс «Динамо».
В современном Екатеринбурге находятся Уральское отделение Российской академии наук, 45 научно-исследовательских институтов, 30 университетов и академий. Открыто 50 музеев, наиболее известные из них: Военно-исторический музей УрВО, Екатеринбургский музей изобразительных искусств, музеи истории архитектуры и промышленной техники Урала, истории Верх-Исетского завода, истории Екатеринбурга, истории камнерезного и ювелирного искусства Урала, молодежи Урала, писателей Урала, Дом-музей П.П. Бажова, Свердловский областной краеведческий музей, Уральский геологический музей, музей «Невьянская икона», Свердловская картинная галерея и др. Работает 35 выставочных залов и галерей, 24 театра, свыше 40 концертных залов и сцен.
В столице Урала аккредитованы дипломатические представительства 12 государств (Болгарии, Великобритании, Венгрии, Германии, Италии, Китая, Кыргызстана, Республики Беларусь, США, Украины, Франции, Чехии), работают около 200 представительств иностранных компаний и Центр международной торговли.
Город — важнейший транспортный центр. В Екатеринбурге пересекаются три широтные железнодорожные магистрали на Казань, Пермь, Курган с меридиональной железной дорогой «Полуночное — Нижний Тагил — Свердловск — Челябинск», которая соединила наиболее важные центры Урала.
Самые ранние поселения в черте современного Екатеринбурга возникли на рубеже XVII–XVIII вв. (старообрядческая деревня, основанная, предположительно, в 1672 г., селения Нижний и Верхний Уктус).
В 1702–1704 гг. близ д. Нижний Уктус построены Уктусский казенный чугуноплавильный, железоделательный и медеплавильный заводы.
В 1704 г. построен Шувакишский железоделательный завод.
1 марта 1721 г. начато строительство завода на р. Исеть.
10 декабря 1721 г. решением Берг-коллегии В.Н. Татищев отстранен от руководства горными делами на Урале.
В марте 1722 г. указом Петра I на Урал командирован В. де Геннин.
В июне 1722 г. заложена плотина нового Верхне-Уктусского (Елизаветинского) горного завода.
12 марта 1723 г. возобновлено строительство завода на р. Исеть.
1 августа 1723 г. из поселка Уктусского завода в Екатеринбург переведен Сибирский обер-бергамт (главная горная канцелярия).
В октябре 1723 г. в составе Тобольской губернии создано Екатеринбургское горное ведомство с центром в Екатеринбурге.
24 ноября 1723 г. вступил в строй действующих Екатеринбургский казенный железоделательный завод .
18 октября 1725 г. начал работу Екатеринбургский платный (монетный) двор.
В 1725–1726 гг. построена плотина Верх-Исетского пруда.
В 1726 г. вступили в строй заводы: Верх-Исетский казенный Цесаревны Анны железоделательный и Верхне-Уктусский железоделательный казенный Цесаревны Елизаветы.
27 февраля 1726 г. освящена церковь Во Имя Святой Екатерины.
19 ноября 1726 г. начали работу молотовые фабрики Верх-Исетского завода.
В 1732 г. при рудной лаборатории А. Хрущевым создан Минеральный кабинет.
В 1732 г. построена меднопосудная фабрика.
В 1734 г. в городе учреждена полиция (третья после санкт-петербургской и московской).
В октябре 1734 г. создана Канцелярия Главного заводов правления — орган управления горнозаводскими предприятиями Сибири, Южного и Среднего Урала, Прикамья и Среднего Поволжья.
4 декабря 1734 г. вышел указ Сената об изготовлении в Екатеринбурге медной монеты.
29 ноября 1745 г. Сенатским указом учрежден Екатеринбургский посад.
В 1750 г. решением Главного магистрата в Екатеринбурге создана ратуша (первые выборы состоялись 21 января 1751 г.).
В 1757 г. создана Горная экспедиция Екатеринбургских золотосодержащих рудников.
В 1757 г. Верх-Исетский казенный Цесаревны Анны железоделательный завод передан в частное владение князю Р. Воронцову.
В 1766 г. на железоделательном заводе пущена пробная золотопромывательная фабрика.
В 1771–1774 гг. строится Богоявленская церквь (с 1833 г. — Богоявленский кафедральный собор).
В 1774 г. Верх-Исетский завод перешел в собственность С.Я. Яковлева.
27 января 1781 г. образовано Пермское наместничество в составе Пермской и Вятской губерний. Екатеринбург получил статус города.
3 сентября 1783 г. открыт Большой Сибирский тракт, проходивший через Казань, Пермь, Екатеринбург и соединивший Москву с Тобольском.
В 1792 г. заложена новая каменная Вознесенская церковь.
С 1796 г. Екатеринбург — уездный город Пермской губернии.
В мае 1796 г. создан Екатеринбургский мушкетерский полк, возобновлена деятельность Главного заводов правления.
В 1800–1805 гг. построена казенная механическая фабрика.
12 декабря 1801 г. пущен Нижне-Исетский железоделательный завод.
13 июля 1806 г. утвержден проект Горного положения, по которому Екатеринбург отнесен к горным городам.
В 1808 г. закрыт Екатеринбургский казенный завод, здание и оборудование которого переданы Монетному двору и Нижне-Исетскому заводу.
В 1826 г. учреждена должность Главного начальника горных заводов Уральского хребта с резиденцией в Екатеринбурге.
В 1831 г. Горное правление переведено из Перми в Екатеринбург.
В декабре 1834 г. в Екатеринбурге основан Горный «музеум».
В январе 1836 г. учреждена Екатеринбургская магнитно-метеорологическая обсерватория.
В 1838—1839 гг. начала работу казенная механическая фабрика — крупное машиностроительное предприятие своего времени, снабжавшее уральские заводы различными механизмами (водяными колесами, воздуходувными машинами и т. п.).
В 1844 г. открылась Мельковская фабрика П.Э. Тета, производившая различное заводское оборудование.
В 1846 г. заложена церковь Иоанна Предтечи на Ивановском кладбище.
16 октября 1848 г. создано Екатеринбургское окружное горное училище.
С ноября 1851 г. Екатеринбург подчиняется власти главного начальника горных заводов Уральского хребта.
25 октября 1852 г. завершено строительство единоверческой церкви Святой Троицы.
12 мая 1853 г. горнозаводская школа была преобразована в Уральское горное училище (с 1928 г. — Уральский горно-металлургический техникум, с 1995 г. — Уральский колледж им. И.И. Ползунова).
14 декабря 1861 г. создано Екатеринбургское золотопромышленное общество.
В сентябре 1863 г. указом Сената Екатеринбург передан из горного в гражданское ведомство.
29 декабря 1870 г. учреждено Уральское общество любителей естествознания.
В 1871 г. создан краеведческий музей УОЛЕ (ныне — Свердловский областной краеведческий музей).
4 сентября 1872 г. Мельковский механический завод продан Г. Ятесу.
В 1876 г. закрыт Монетный двор.
12 сентября 1878 г. открыт участок «Кушва — Екатеринбург» Уральской горнозаводской железной дороги.
1 октября 1878 г. состоялся пуск железной дороги «Екатеринбург — Пермь».
18–21 ноября 1880 г. проходил первый съезд уральских горнозаводчиков.
27 июля 1882 г. заложен костел Святой Анны.
В 1884 г. упразднен казенный Екатеринбургский горный округ.
29 января 1885 г. основано Екатеринбургское епархиальное управление.
27 июня 1886 г. открыто движение по железной дороге «Екатеринбург — Тюмень».
14 июня — 15 сентября 1887 г. состоялась Сибирско-Уральская научно-промышленная выставка.
15 ноября 1895 г. открыто движение по железной дороге «Екатеринбург — Челябинск».
В ноябре 1905 г. открылась Екатеринбургская товарная и горно-промышленная биржа.
В 1908 г. образовано акционерное общество Верх-Исетских заводов.
В 1909 г. построена железная дорога «Екатеринбург — Кунгур — Пермь».
24 сентября 1911 г. в Екатеринбурге прошел I Всероссийский съезд старообрядцев.
30 июня 1915 г. создан Уральский областной военно-промышленный комитет.
16 ноября 1916 г. завершено строительство железной дороги «Екатеринбург — Егоршино — Тавда». Создано предприятие по аффинажу шлиховой плиты (современный Екатеринбургский завод ОЦМ).
9 октября 1917 г. объявлен первый прием в Уральский горный институт.
26 октября 1917 г. власть перешла к Екатеринбургскому Совету рабочих и солдатских депутатов.
В январе 1918 г. образована Екатеринбургская губерния с центром в г. Екатеринбург.
4 января 1918 г. национализирован Верх-Исетский завод, получивший название «Красная кровля». 16 января того же года постановлением Уральского областного Совета рабочих и солдатских депутатов национализированы остальные предприятия Верх-Исетского горного округа.
31 марта 1918 г. создан Уральский военный округ с центром в г. Екатеринбург.
17 апреля 1918 г. из Тобольска в Екатеринбург перевезены бывший император Николай II и его семья.
17 июля 1918 г. в подвале дома Ипатьева расстреляны члены царской семьи, их слуги и врач.
С 19 августа по 4 ноября 1918 г. в Екатеринбурге действовало Временное областное правительство Урала.
С августа 1918 г. по июнь 1919 г. в Екатеринбурге действовал Уральский промышленный комитет, координировавший управление горнозаводским хозяйством Урала.
15 июля 1919 г. в городе установлена советская власть.
В июле 1919 г. восстановлена Екатеринбургская губерния с центром в г. Екатеринбург.
1 июня 1920 г. завершено строительство железной дороги «Екатеринбург — Казань».
19 октября 1920 г. по декрету, подписанному В.И. Лениным, в Екатеринбурге организован Уральский университет в составе горного, политехнического, медицинского, педагогического и других институтов.
В 1921 г. восстановлено производство на заводах: Верх-Исетский, «Металлист» (бывший Ятеса) и др.
22 февраля 1922 г. создан трест «Гормет», управляющий металлургическими заводами екатеринбургского (свердловского) горнозаводского округа (ликвидирован в 1927 г.).
3 ноября 1923 г. образована Уральская область в составе бывших Екатеринбургской, Челябинской и Пермской губерний, а также части Башкирской республики, Тобольской и Оренбургской губерний, с центром в г. Екатеринбург. Декретом Совета Народных Комиссаров городу, в связи с проведением районирования, официально присвоено название «Первый областной город СССР».
В сентябре 1924 г. открылся Уральский индустриальный институт.
3 ноября 1924 г. Президиум ВЦИК СССР утвердил решение городского Совета от 14 октября о переименовании Екатеринбурга в Свердловск.
9 ноября 1925 г. создано Уральское областное техническое бюро по проектированию заводов (ныне Уралгипромез).
В 1926–1928 гг. на ВИЗе построен новый цех динамного железа, давший первую трансформаторную сталь.
3 июля 1927 г. советским правительством принято решение о строительстве Уральского завода тяжелого машиностроения.
6 марта 1928 г. на базе заводов «Машиностроитель» и «Спартак» (бывшие Ятеса) образовано объединение машиностроительных заводов «Металлист».
В 1929 г. в Свердловске создан Уральский научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых (Уралмеханобр) — первый научно-исследовательский институт на Урале. Начал свою деятельности Институт гигиены труда и профессиональных заболеваний.
13 января 1932 г. решением ЦИК СССР создан Уральский филиал АН СССР в составе институтов химии, геохимии и геофизики.
30 июня 1932 г. открыта железная дорога «Свердловск — Курган».
В 1932 г. началось строительство комбината «Уралэлектромашина» (ныне ОАО «Уралэлектротяжмаш»). В январе 1935 г. первая очередь Уралэлектромаша вошла в строй действующих.
15 июля 1933 г. состоялось официальное открытие Уралмашзавода им. Серго Орджоникидзе.
В 1933 г. вступил в строй завод «Дормаш» (позднее — Уральский компрессорный завод).
17 января 1934 г. Уральская область разделилась на Челябинскую, Обь-Иртышскую и Свердловскую области. Свердловск стал областным центром последней.
В 1935 г. начато строительство станкостроительного завода (Урал-станкострой).
28 марта 1937 г. дала первую продукцию строящаяся фабрика «Урал-обувь».
В 1937 г. начал свою работу Уральский геологический музей.
3 октября 1938 г. Свердловская область разделена на Свердловскую и Пермскую.
В 1939 г. Уралэлектромаш преобразован в аппаратный и турбомоторный заводы. В мае 1941 г. была выпущена для электростанций страны первая уральская турбина мощностью в 25 тыс. кВт.
В 1940 г. введена в строй первая очередь Уральского завода тяжелого химического машиностроения.
В 1941–1945 гг. на базе эвакуированного киевского завода «Большевик» и строящегося завода химического машиностроения возник Уралхиммашзавод.
29 августа 1941 г. дал первую продукцию завод «Уралкабель», созданный на базе эвакуированных заводов «Укркабель» и «Москабель».
В августе 1941 г. на базе оборудования Охтинского химкомбината и Любучанского завода организовано предприятие «Уралпластик».
9 октября 1941 г. на площадке завода «Металлист» создан Уральский завод транспортного машиностроения (Уралтрансмаш), принявший оборудование московских заводов им. С. Орджоникидзе, КИМ и Подольского машиностроительного завода им. С. Орджоникидзе.
В октябре 1941 г. дал первую продукцию Свердловский завод электроавтоматики (позднее — государственное предприятие «Вектор»).
В ноябре 1941 г. дал первую продукцию завод им. М.И. Калинина (ЗИК).
16 декабря 1941 г. дал первую продукцию созданный на базе московского завода «Каучук», ленинградского предприятия «Красный треугольник» и киевского «Красный резинщик» завод «Красный резинщик» (позднее — Свердловский завод резиновых технических изделий).
В 1942 г. завершено строительство завода «Вторчермет».
22 апреля 1943 г. указом Президиума Верховного Совета СССР Свердловск преобразован в город республиканского значения.
С 1958 г. Свердловск — город областного подчинения.
30 октября 1973 г. государственная комиссия приняла первую очередь крупнейшего в Европе комплекса цеха холодной прокатки трансформаторной стали.
В 1973 г. Свердловск удостоен ордена Ленина.
С 1974 г. работает парфюмерно-косметическая фабрика «Уральские самоцветы».
В 1979 г. Свердловск внесен в список исторических городов России.
23 сентября 1991 г. Президиумом Верховного Совета РСФСР утверждено решение городского совета от 4 сентября того же года о возвращении городу его исторического названия.