Возник в 1721 г. в связи с началом разработки месторождения магнитного железняка на горе Высокая (ранее назвалась Магнитная) и строительством чугуноплавильного и железоделательного завода (пущен в 1725). Датой основания считается 1722, когда начал работать Выйский медеплавильный завод (впоследствии слился с Нижнетагильским).
Название по расположению на р. Тагил (правый приток Туры); определение нижний указывает на наличие выше по течению р. Тагил другого завода. Происхождение гидронима Тагил окончательно не установлена, но из ряда возможных наиболее предпочтительной считают из древнетюрскской тагылы "горная местность".
В 1814 г. близ Нижнего Тагила было открыто месторождение медной руды (Медноруднянское, в то время - богатейшее в России), на котором с 1835 обнаружены залежи малахита, что дало начало развитию промышленности по обработке камня.
С середины 18 в. существует промысел по изготовлению лакированных металлических подносов с цветной росписью.
В начале 19 в. пос. Нижнетагильский Завод стал центром Нижнетагильского горнозаводского округа, на территории которого позднее были обнаружены также месторождения золота, платины, драгоценных и поделочных камней.
Город Нижний Тагил с 1919 г.
Гора Магнитная за время разработки месторождения магнитного железняка исчезла. Добыча руды ведётся в карьере глубиной до 150 м и длиной свыше 1 км.
