20 июня 1933 постановлением ВЦИК Первоуральск получил статус города.
13 мая 1934 г. трубоволочильный цех Новотрубного завода выдал первые трубы.
В середине 1930-х гг. развернулась эксплуатация рудника на горе Магнитка.
В 1935 г. начата разработка титаномагнетитовой руды горы Магнитки, основан пос. Магнитка.
3 мая 1935 г. г. Первоуральск выделен в город областного подчинения с передачей ему территории упраздненного Первоуральского района.
В 1941 г. на базе эвакуированного оборудования ленинградского завода «Электрик» создано первое на Урале предприятие электросварочных машин и аппаратов (позднее — Новоуткинский завод «Искра»).
На базе оборудования криворожского завода «Металлист» в наземных службах Гологорского рудника создан завод по ремонту горного оборудования, ныне ОАО «Первоуральский завод горного оборудования».
Весной 1973 г. между пос. Талица и Магнитка началось сооружение завода по выпуску трубчатых строительных конструкций, выдавшего первую продукцию в 1975 г.
В 1982 г. указом Президиума Верховного Совета СССР Первоуральск награждён орденом Трудового Красного Знамени.
1986 год — Совет Министров СССР принял постановление об организации в городе Первоуральске Свердловской области производства электросварных профилей прямоугольного и квадратного сечений (постановление № 1119 от 20 сентября 1986 года).
13 января 1990 г. в 3 км восточнее Первоуральска совершил вынужденную посадку из-за пожара на борту пассажирский самолёт Ту-134A Волгоградского авиаотряда «Аэрофлота» (бортовой номер СССР-65951), совершавший рейс Тюмень — Уфа — Волгоград. Из 65 человек, находившихся на борту, 27 погибли (в том числе 4 члена экипажа).
1991 год — официальная дата рождения завода «Уралтрубпром», который впоследствии в связи с изменением формы собственности преобразован в Открытое акционерное общество "Уральский трубный завод «Уралтрубпром».
В 1996 г. по итогам референдума 17 декабря 1995 г. создано муниципальное образование город Первоуральск.