Населённый пункт Среднеуральск образован в связи с началом строительства Среднеуральской государственной районной электростанции (СуГРЭС). Официальная дата образования — 27 июня 1931 года, статус рабочего поселка получил 10 июля 1932 года, преобразован в город районного подчинения 17 февраля 1966 года. Развивался и рос как город энергетиков в связи с постоянным расширением материальной базы Министерства энергетики России. Градообразующее предприятие — Среднеуральская ГРЭС начала выдавать промышленный ток 5 января 1936 года.
Однако на месте Среднеуральска люди жили задолго до строительства города, древнейшие следы человеческой цивилизации датируются 10−12 тысячелетием до нашей эры. В конце XIX века были сделаны первые археологические находки, и к XXI веку обнаружены сотни стоянок, поселений и других следов человека, часть из них — в черте города Среднеуральска. В частности, это несколько горнов для выплавки меди, один из которых, хорошо сохранившийся, позволил реконструировать древнюю технологию выплавки меди. Около смотровой площадки на берегу Исетского озера в 1969 году была установлена мемориальная доска на месте находки одного из таких горнов по инициативе тогдашнего директора СУГРЭС Б. Ф. Илькова (любителя-краеведа).
Эти находки бронзового века принадлежат к особой культуре, получившей название «Исетская культура», относящейся к периоду с VII века до нашей эры по I—II века нашей эры (в скифское и сарматское время). Памятники исетской археологической культуры позднее были обнаружены на всей территории лесного Зауралья, Каслинского Урала и к востоку от него до современной границы лесостепи.
Образцы исетской культуры обнаружены на нескольких участках на восточном берегу Исетского озера — от посёлка СУГРЭС (нынешний Среднеуральск) до истока реки Исеть. Раскопки в XIX веке вели О. Е. Клер и Н. А. Рыжников, финансировались графом Стенбок-Фермором. Находки из поселения на северном склоне мыса Листвяного, отправленные в Петербург, были там утеряны.