Весной 1723 года по указу императора Петра I на берегах реки Исеть развернулось строительство крупнейшего в России железоделательного завода. Вольный речной поток перегородила плотина, рядом с ней поднялись заводские цеха и церковь, вытянулись ровные улицы домов. Со всех сторон окружили новое поселение мощные оборонительные сооружения.

Датой рождения города стал день 7(18) ноября 1723 года, когда в цехах был осуществлен пробный пуск боевых молотов. В честь императрицы Екатерины I и покровительницы горных ремесел Святой Великомученицы Екатерины завод-крепость нарекли Екатеринбургом. Настоящее имя Святой Екатерины - Доротея. Она родилась в 294 году в Александрии, изучала в языческой школе философию, риторику, поэзию, музыку, математику, астрономию и медицину. Монах-сириец обратил ее в христианство. После крещения она получила имя Екатерина. Во время преследования христиан в период правления императора Максиминуса в начале IV века Екатерина публично заявила о своей вере в Иисуса Христа, за что была казнена. Согласно легенде, после казни ангелы перенесли тело Екатерины на вершину самой высокой горы Синая, которую и нарекли ее именем.

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 означает - "город"), 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.