В один из морозных зимних дней начала 1854 г. на берегу р. Пышмы, где были разбросаны мелкие золотые прииски Березовского завода (так называемые Ключевские прииски), житель деревни Пышмы Егор Чечеткин обнаружил медную руду. Управление Верх-Исетских заводов сразу же организовало поиски, а весной того же года было найдено коренное месторождение медных руд, получившее название Пышминско-Ключевское. В середине 1854 г. была заложена и первая шахта — Ивановская (Иоанне-Богословская) с копром шатрового типа и конным воротом.
История Пышминско-Ключевского рудника — одна из первых страниц истории Верхней Пышмы. Так как медная руда оказалась богатой, дешевой и хорошего качества, то Верх-Исетскому заводу разрешено было (Указ Уральского горного правления от 14 декабря 1855 г.) поставить пять шахтных медеплавильных печей, которые в 1867 г. были перенесены на рудник (с этого года ведет свое летосчисление и собственно металлургическая промышленность Верхней Пышмы). Рудник расширяется, закладывается новая крупная шахта — Покровская. Однако хищнические методы добычи руды, неподготовленность запасов привели к тому, что в 1875 г. работы на руднике и на заводе были прекращены «за бездоходностью». Возобновилась добыча руды только в 1901 г. За 1903—1913 гг. на Пышминско-Ключевском руднике одна за другой открываются 4 шахты, на которых работало свыше 1200 рабочих горнозаводских и свыше 200 — вспомогательных (1912). Добытая руда поступала на местный медеплавильный завод, где 15 марта 1901 г. были пущены 2 шахтные печи и одна отражательная, а в 1907 г.— еще 4 шахтные и одна отражательная. На заводе выплавлялось свыше 100 тыс. пудов штыковой и золотистой меди (107,7 тыс. пудов в 1912 г. и 114,0 тыс. в 1915-м). В поселке при руднике и заводе проживало до 3 тыс. человек. Часть жителей была занята на Ключевском золотом прииске. К 1917 г. обстановка на руднике накалилась до крайних пределов, рос революционный протест горняков. В апреле 1917 г. на Пышминско-Ключевском руднике была создана первая организация большевиков, а в марте возникают Советы рабочих и солдатских депутатов. 1 сентября 1917 г. была проведена общеуральская однодневная политическая забастовка против Временного правительства. Газета «Уральский рабочий» в номере за 6 сентября 1917 г. сообщала: «Вся Екатеринбургская округа бастовала. Наши ближайшие соседи — рабочие Пышминско-Ключевского рудника с женами и детьми пришли за 12 верст в Екатеринбург. Шли строгими рядами, с красными знаменами и революционными песнями». Пышминско-ключевские горняки и металлурги отважно сражались с белогвардейцами и интервентами на фронтах гражданской войны.
Тяжелые 20-е годы. В густом хвойном лесу затерялся небольшой Пышминско-Ключевской поселок (или Медный рудник) с затопленными шахтами и законсервированным медеплавильным заводом. В 1920 г. на Медном руднике проживало всего 1614 человек, а в рядом расположенной деревне Пышме — 614 человек. Несколько оживилась жизнь в поселке после пуска в 1924 г. отражательного цеха медеплавильного завода для переработки имевшихся здесь запасов руд, а также оборотного шлака и цветного лома. Однако он проработал всего около двух лет. Новые яркие страницы в историю Верхней Пышмы вписаны строителями первых пятилеток, которые пришли на Медный рудник в 1929 г. для сооружения гиганта цветной металлургии — медеэлектролитного завода. Сразу были восстановлены электростанция, кузница, слесарные мастерские старого медеплавильного завода. Дорожники приступили к прокладке ширококолейной железнодорожной ветки до разъезда Тагильской дороги (теперь ст. Шувакиш — ее сдали в эксплуатацию 10 июня 1930 г.), а также участка шоссейной дороги в Свердловск. Летом 1930 г. состоялась торжественная закладка основных цехов медеэлектролитного завода, одновременно восстанавливались разрушенные шахты, строилась обогатительная фабрика. В ночь на 1 августа 1934 г. завалочная машина загрузила анодную печь первыми слитками, а на следующий день получили первую плавку. 13 августа того же года был начат первый1 электролиз меди. Стали выпускать продукцию медеплавильный, электролитный, шламовый и вспомогательные цехи. Первая очередь Пышминского медеэлектролитного завода (ПМЭЗ), рассчитанная на выпуск 25 тыс. т вайербарсовой меди, вошла в эксплуатацию. Это был самый крупный электролитный завод в Европе. Своим оборудова4 нием он не уступал лучшим американским заводам. В 1934 г. вступил в число действующих предприятий я рудник, который поставлял добытую медную руду на построенную в 1932 г. обогатительную фабрику. К 1940 1 промышленные предприятия Верхней Пышмы значительно расширили свое производство. Так, если в 1935 г. ПМЭЗ выпускал 3 вида продукции, то в 1940 г.— уже 10 видов (в 1939 г. был пущен цех медного купороса). К этому времени завод перерабатывал около 70% всей черновой меди страны. Среднемесячный выпуск валовой продукции, за 1935—1940 гг. увеличился почти в 8 раз.
К этому времени был решен важный вопрос комплексного использования руд Пышминско-Ключевского месторождения, где добыча руды возросла в несколько раз по сравнению с дореволюционным временем. К 1940 г. шахты «Александровская», «Центральная» и восстановленная «Южная» (бывшая Ивановская) выдавали на-гора свыше 125 тыс. т руды в основном для Кировградского медеплавильного комбината. Вместе с бурным развитием промышленности стремительно росло и население Пышминского поселка. За 1926—1939 гг. численность его жителей увеличилась более чем в 10 раз и составила около 13 тыс. человек. Четыре военных года пышминцы вместе со всем советским народом крепили оборону страны, помогали фронту. Так, ПМЭЗ освоил массовый выпуск еще 8 новых видов продукции и превысил уровень производства рафинированной меди по сравнению с довоенным. Не один эшелон сверхплановой меди отправили верхнепышминцы в фонд Главного Командования. На заводе было освоено новое в СССР производство электролитического биметалла. В короткие сроки были построены новые цехи по выпуску продукции. За годы войны были закончены основные работы по расширению электролитного цеха, построен порошковый цех и т. п. В 1942 г. возник небольшой завод огнеупоров. 22 февраля 1946 г. Указом Президиума Верховного Совета РСФСР рабочий поселок Пышма был преобразован в город Верхняя Пышма.
В послевоенные годы молодой город получил дальнейшее развитие как за счет расширения действующих производств, так и за счет введения в эксплуатацию новых предприятий металлообрабатывающей, легкой и пищевой промышленности, значительного роста обслуживающих производств. Только за 1950—1955 гг. в Верхней Пышме были построены 13 улиц из 56. Были сооружены главный корпус больничного городка, несколько школ. 7 ноября 1954 г. вступила в строй первая очередь водопровода, был открыт стадион горняков.
По переписи населения 1959 г. в Верхней Пышме насчитывалось 30,3 тыс. жителей.
