Во 18-16 вв. до н. э. в степных районах Челябинской области существовала развитая протогородская цивилизация, получившая название «страна городов» (историко-археологический заповедник «Аркаим »). Племена, населявшие эту территорию, занимались земледелием, использовали бронзовые и медные орудия. Свидетельство высокого уровня развития культуры — палеолитическая «картинная галерея» в Игнатиевской пещере.
В 1 тыс. н. э. здесь проживали тюркские и угро-финские племена. В средневековье по Южному Уралу проходило пограничье Золотой, Синей и Белой орд, Казанского, Сибирского и Ногайского ханств, затем – башкирских племен и казахских жузов.
В 18 в. началась русская колонизация края. Оренбургская экспедиция (1734) в военно-торговых целях основала ряд крепостей: Верхне-Яицкая (1735), Чебаркульская, Миасская, Челябинская (1736). 13 августа 1737 по представлению В. Н. Татищева была образована Исетская провинция (северная часть Челябинской области и Курганская область). С 1743 центр провинции – Челябинск. 15 марта 1744 была образована Оренбургская губерния, в состав которой вошли Исетская и Уфимская провинции.
Во второй половине 18 в. активно развивается промышленность, вокруг заводов возникают новые города: Нязепетровск, Касли (1747), Златоуст (1754), Катав-Ивановск (1758), Кыштым (1757), Сатка, Юрюзань, Усть-Катав (1758), Миасс (1773). Здесь разворачивались события крестьянского восстания 1773-75 гг. В феврале 1774 армия Е. Пугачева заняла Челябинск, но под натиском царских войск ушла к уральским заводам.
В середине 19 в. оренбургское казачество начало активно осваивать степные районы Южного Урала. Населенным пунктам давали наименования, связанные с местами побед русских войск: Варна, Фершампенуаз, Бородино, Париж и др.
В середине 19 в. Челябинск стал центром ярмарочной торговли Урала (здесь шла торговля хлебом и скотоводческой продукцией). После строительства Транссиба (1891-1916) Челябинский край стал крупнейшим транспортным центром, связавшим Центральную Россию, Урал и Сибирь в единое целое.
В 1-ой половине 20 в. многие заводские поселки получили статус городов, сложился их архитектурных облик. В годы Гражданской войны на территории области шли бои Красной Армии с отрядами Колчака и белым казачеством. В 1919 была сформирована Челябинская губерния в составе Челябинского, Троицкого и Верхнеуральского уездов. 3 ноября 1923 создана Уральская область с центром в Екатеринбурге в составе 15 округов, среди которых были Челябинский, Златоустовский, Верхнеуральский и Троицкий. В годы первых пятилеток (1930-е гг.) в Челябинской области строились «флагманы индустриализации»: Магнитогорский металлургический комбинат (Магнитка, 1929-1934), Челябинский тракторный завод (один из первых в СССР, 1933).
17 января 1934 Уральская область была разукрупнена, в результате чего была образована Челябинская область. С 1938 по 1943 из Челябинской области переданы в состав Свердловской области семь районов, Курганской — 32 района. С 6 февраля 1943 границы области практически не менялись.
В годы Великой отечественной войны область стала промышленной и ресурсной базой страны. Здесь была налажена конвейерная сборка танков, самоходных орудий и др. В начале войны Челябинск обрел второе, неофициальное имя – Танкоград. За годы войны на заводе было произведено 18 тысяч боевых машин, что составляет пятую часть от всех выпущенных в стране. Челябинцы давали фронту танки Т-34, ставшие впоследствии известными всему миру. А на заводе им. Колющенко было освоено производство установки БМ-13 – знаменитых «Катюш». В Миассе на базе эвакуированного из Москвы завода возник ставший впоследствии знаменитым Уральский автомобильный завод (УАЗ).
В послевоенные годы Челябинская область стала центром разработки ядерного топлива и ядерных вооружений, осуществлявшихся в закрытых городах и поселках.
Распад СССР негативно сказался на экономической ситуации в области. Были разрушены кооперативные и интеграционные экономические связи с другими регионами страны. Летом 1999 года был подписан важнейший документ – соглашение «О принципах развития внутриобластной кооперации», определившее стратегию создания новой системы распределения заказов и ценовую политику. На разорявшихся предприятиях вводилось арбитражное либо конкурсное управление. Деколлективизация сельского хозяйства привела к возникновению фермерских хозяйств, акционерных обществ и др.
Как и в прежние годы, развитие региона в настоящее время определяют такие отраслевые комплексы, как металлургический, машиностроительный, металлообрабатывающий, топливно-энергетический, строительный, аграрно-промышленный.