Примерно в XI веке у вятичей появляются крупные поселения и города, среди которых выделялся Дедославль (ныне Дедилово), где проходили общие сборы — вече, находился князь с дружиной и жило много ремесленников.

На первых порах руду плавили в ямах, затем их заменили печи-домницы. Плавка шла на древесном угле с подачей в горн горячего воздуха, задуваемого с помощью мехов из шкур животных. К концу XVI столетия домницы действовали не только в Дедославле, но и в Туле, Крапивне, Дубне и Веневе. Русская металлургия основательно развилась на тульской земле, крестьянское кустарное производство железа становится промышленным.

Грамотой царя Михаила Федоровича от 29 февраля 1632 года голландским купцам Вилькенсону и братьям Винниусам разрешалось на тульской земле «делать всякое железо и поставить вододействующие заводы на реках Вашане, Скниге и Вороне и впредь, где они места приищут. . железо плавить и лить и ковать пушки и ядра».

Первые четыре завода, связанные единым производственно-технологическим циклом, были сооружены неподалеку от Тулы, на реке Большая Тулица (Сине-Тулица) близ села Торохово, напротив древнего Тульского городища. Два из них «при реке Уне, у четырех плотин» были доменными, а два других — железоделательными. В их создании большое участие принял Андрей Денисович Винниус.

В первом горнозаводском центре тульские мастера построили сложные по тому времени гидравлические установки и возвели самые крупные домны, способные выплавлять более ста пудов железа в сутки, в то время как кустарь мог получить за неделю только около пуда.

В 1652 году Марселиус и Акема начали строить четыре завода на реке Скниге. Верхний из них назывался Ведменским, а затем Соломенным, или Соломенским, три других — Ченцовским, Саломыковским, Елкинским. Все они были вододей-ствующими, домен своих не имели, а переплавляли чугун с Городищен-ских заводов.
Резкий скачок в развитии отечественной металлургии приходится на начало XVIII столетия, когда военные планы Петра I потребовали огромного количества металла. Вокруг Тулы стали вырастать чугунные и железоделательные заводы, строителями и владельцами которых были предприимчивые промышленники из числа казенных кузнецов. Среди них особенно выделился кузнец-оружейник Никита Демидов Ан-туфьев, прозванный Демидовым. В 1696 году он получает от Петра разрешение на постройку чугуноплавильного завода при впадении речки Тулицы в Упу. Там возводит четырехсотметровую плотину, две высокие домны и две молотовые фабрики, где с помощью «водяных» молотов ковались железные заготовки. На «водяных» приводах работали и металлообрабатывающие станки.

На военные цели требовалось все больше и больше металла. В 1702 году Петр передает казенный Невьян-ский завод Демидову, интересы которого с этого времени сосредоточиваются на Урале. Здесь за исторически короткий срок Демидовыми пущено около двадцати металлургических заводов. Демидовское железо «русский соболь» высоко ценилось в Европе. Примеру Демидова последовали оружейники Иван Данилов, Иван Баташов, Мосоловы, Василий Ливенцев, Красильниковы, которые сначала на тульской земле, а потом и далеко за ее пределами построили несколько домен и железоделательных заводов, способствуя развитию отечественной металлургии. Но тульский край становится главным металлургическим центром России.

Иван Баташов, лично известный Петру I, по его указанию в 1700 году построил железные заводы в Липецке, а затем поставил собственный железный завод на Тулице близ Щегловской засеки (1716 г.). Дети его, продолжая начатое им дело, построили Сементовский (1740 г.), Серепский (1742 г.), Пенчинский (1743 г.), Унженский (1755 г.), Виндеревский (1755 г.) и Гусевский (1759 г.) заводы.

Максим Мосолов в 1728 году поставил Мышинский (Мышегский) завод близ Алексина, впоследствии известный своими изделиями далеко за пределами тульского края, а в 1729 году Федор Мосолов выстроил Дубенский чугунолитейный на речке Дубне в Одоевском уезде. Продолжателями этого рода были построены Тюшенский медный (1762 г.) и Уфимский железный заводы.

Василий Ливенцев возвел Николаевский (1761 г.) и Павловский (1769 г.) железные заводы в Пермской губернии.

Красильниковы, потомки механика-оружейника Марка Сидорова (Красильникова) — строителя первого Тульского оружейного завода, построили близ Елабуги в 1767 году Сералинский медный завод.

В сооружении заводов на Урале, в Петербурге, Сестрорецке и других местах принимали участие тульские мастера.

К 1718 году Россия выходит по выплавке чугуна на первое место, оставив позади Англию и Германию, Францию и Америку, и выплавляет примерно треть черного металла планеты. А к концу XVIII столетия производство чугуна по сравнению с началом века возросло в стране уже в 66 раз.

Кузнечное ремесло и сопровождавшее его железное производство в Туле и округе существовали задолго до того как возникла государственная потребность в металле и вооружении. В конце XV века появляются зачатки оружейного производства. Началом же освоения казенного оружейного дела можно считать 1595 год, когда «самопальные» кузнецы были освобождены от податей и земских повинностей и, согласно царскому указу, обязывались изготовлять казенное оружие. Тридцать мастеров поселились на дарованной им земле за рекой Упои и образовали Кузнецкую казенную слободу, которая на долгое время стала родовым гнездом многих талантливых мастеров. Всем знающим кузнечное дело и желающим разрешалось записываться в оружейники и обосновываться в слободе. И уже в 1640 году там насчитывалось около ста мастеров, а к концу века оружейным делом занимались до 300 человек. К этому времени многие из них обладали высокой техникой и создавали высококачественные изделия. Начинает внедряться пооперационное производство. Увеличивается выпуск продукции. В начале XVIII века оружейники делали до 5—7 тысяч фузей ежегодно. К этому времени производство перешло под начало Оружейной палаты. В 1705 году для упорядочения работы кузнецов, с целью централизации и полного подчинения производства государственному контролю Петр I распоряжается построить в Туле Оружейный двор с 50 горнами для заварки стволов.