11世紀頃からノヴゴロド共和国の商人が毛皮交易のためにこの地方を訪れていたが、ウラル地方をコサックが征服した16世紀末頃からこの周辺での鉱工業開発が始まった。1723年、ピョートル1世によってウラル地方のペルミへ派遣された政治家ヴァシーリイ・タチシチェフ（Vasily Tatischev）が豊かな鉱業資源を用いるべく工場町エカテリンブルクを建設した。町の名は、ピョートル1世の妻エカチェリーナ1世に因む。町の建設された日は、公式には1723年11月18日とされている。

エカテリンブルクは、ロシア有数の産業家デミドフ家による投資によって工業都市として急速に成長し、18世紀にはロシア有数の金属工業の中心となった。ロシア最初期の蒸気機関車が製造された街でもある。

ロシア革命に際し、皇帝ニコライ2世は妻子とともにこの地に送られ、1918年7月17日にイパチェフ館（イパティエフ館とも）で一家もろとも銃殺された。処刑の舞台となったイパチェフ館は1977年、当時スヴェルドロフスク州の共産党委員会第一書記だったボリス・エリツィンの命令で破壊された。その跡地には2003年に「全ロシアに輝ける諸聖人の名による、血の上の大聖堂」が建てられている。

1924年、エカテリンブルクはヤーコフ・スヴェルドロフを記念してスヴェルドロフスクと改名された。ヨシフ・スターリン時代の重工業に傾斜した生産計画によりスヴェルドロフスクには大工場が次々に建った。ヨーロッパ最大の重機工場となったウラルマーシュ（Uralmash）もこの時期に創業している。

独ソ戦（大祖国戦争）が始まると、モスクワやレニングラードなどドイツ軍の猛攻にさらされたヨーロッパ・ロシアの大都市から、様々な組織がスヴェルドロフスクに避難した。軍需工場や研究所、さらにはエルミタージュ美術館の所蔵品までが疎開していた。戦後の1945年10月には美術品はレニングラードへ戻ったが、工場や研究所の多くはそのままスヴェルドロフスクに残された。戦中から戦後にかけてはドイツ軍捕虜の収容所も建てられ、捕虜たちは強制労働に従事させられた。1960年代には工場労働者のための5階建てプレハブアパートが無数に建設され、今日でも市民の多くが住んでいる。

冷戦期におけるスヴェルドロフスク州での事件には、フランシス・ゲーリー・パワーズ大尉の乗るU-2偵察機が撃墜された1960年の「U-2撃墜事件」がある。また1979年の4-5月にかけ、人為的ミスによる炭疽菌の漏出事件が発生した。この事件で周辺住民96名が感染、うち66名が死亡している。事件当時のソ連政府衛生局の発表によると原因は「腐った食肉の販売」だったが、西側の情報機関は当初から生物兵器を扱う軍事施設から漏れ出した菌によるものではないかと推測していた。カナチャン・アリベコフ（Kanatjan Alibekov、ケン・アリベック）博士のソ連生物兵器計画に関する著書『バイオハザード』（1999年）もこうした見方に裏づけを与えている。1992年、ロシア連邦のエリツィン大統領は原因を軍の炭疽菌によるバイオハザード（生物学的危害）であったことを公的に認めた。1994年にはアメリカの研究者グループがさまざまな調査結果をもとに、「スヴェルドロフスク19軍事施設」からの炭疽菌漏出によるものと結論した^[1][2]。

エカテリンブルクはモスクワから1,667キロメートル東に離れている。ウラル山脈の東斜面にあり、周囲は針葉樹林（タイガ）や大小の湖沼に囲まれている。

冬は11月から4月半ばまで続く。川や湖は凍結し、1月の平均気温は-12.6度とシベリア東部に比べると温和であるものの、気温は-20(-4°F)から-25℃(-13°F)に、寒い場合は-30(-22°F)から-40℃(-40°F)程度まで落ち込むなど寒さは厳しく、雪も非常に多く積雪は70㎝に達する。ウラル地方の夏は短く、2か月半ほどしか続かず平均気温も18℃程度にしかならない。山の陰にあり風向きが変わりやすいこの地では、気象が非常に変わりやすい。冬は日照時間が短く、5-7月に長くなる。

平均気温はさほど上がらないにもかかわらず、内陸性気候ゆえの寒暖の差から、1911年7月に最高気温38.8℃(102.0°F)を記録している。8月は1936年に37.2℃(99.0°F)、6月は1991年に35.6℃(96.1°F)、最近では2012年7月18日に37.1℃(98.8°F)を記録した^[3]。

その一方で、最低気温は1978年12月に−46.7℃(−52.1°F)、1979年に1月としての最低気温−43.7℃(−46.5°F)、最近では2006年1月16日に-35.2℃(-31.4°F)を記録している。