Луганск расположен в донецких степях в месте слияния реки Лугани с рекой Ольховой. Эти плодородные земли в XVI-XVII веках были безлюдны из-за частых набегов крымских татар. Донские казаки, жившие севернее в станице Луганской, часто приезжали сюда, чтобы охотиться и пасти коней, но селиться на постоянной основе остерегались. О богатствах, таящихся в недрах здешних земель, тогда никто и не подозревал, хотя уже при Петре I были сделаны первые успешные разведки залежей угля в этих краях.
В 1792 году командующий Черноморским флотом вице-адмирал Н.С. Мордвинов подал правительству рапорт, где отметил необходимость закладки на юге страны нового оружейного завода для оснащения российского флота чугунными карронадами системы Гаскойна. Для этого в донецкие степи с целью изучения сырьевой базы и выбора места строительства отправился сам Карл Гаскойн. По результатам его изысканий Екатерина II издала указ «Об устроении литейного завода в Донецком уезде при реке Лугани и об учреждении ломки найденного в той стране каменного угля» и определила заводу до трёх тысяч мастеровых и поселян – колоссальную цифру по тем временам. Директором завода назначили Гаскойна. Именно от даты этого указа и ведут основание современного города, а Карл Гаскойн считается первым градостроителем и генеральным архитектором Луганска.
Первый уголь для литейного завода в Луганске был добыт в 1796 году. Эта шахта положила начало промышленной добыче каменного угля не только в Донецком бассейне, но и России в целом. Сам Луганский литейный завод заработал спустя два года. В 1799 году именно здесь впервые в России были проведены плавки железной руды на коксе. Спустя год завод представил всю линейку продукции: ядра, бомбы и гранаты, и с этого времени непрерывно поставлял орудия и снаряды для флота и армии. Победы русского флота в ходе Средиземноморского похода Ушакова в 1798-1799 годах и в Адриатическом море в 1807 году были одержаны, благодаря луганским литейщикам, снабдившим флот отличными пушками и боеприпасами.
В 1797 году возник посёлок под названием Луганский завод, который населили 575 приглашённых на строительство мастеров из Англии, рабочих с Олонецких и Липецких заводов и плотников с каменщиками из Ярославской губернии.
В 1812 году Луганский завод стал одним из основных поставщиков пушек и боеприпасов для Русской армии. Во время Крымской войны Луганский литейный служил главным арсеналом всей Российской империи. Самыми крупными изделиями, изготовленными на заводе, были два памятника: монумент Славы на месте битвы со шведами под Полтавой в честь её 100-летнего юбилея и памятник героям Отечественной войны 1812 года в Полоцке.
Высота Полоцкого памятника была 23,77 метра, а вес 110 тонн. К сожалению, в 1931-1932 годах он был снесён «на металл для нужд I пятилетки», а вместо монумента в память событий 1812 года был сооружен памятник В. И. Ленину. Луганский завод стал центром развития науки и техники на Юге России. В начале XIX века при нем был создан минералогический музей и открыта первая горная школа, в 1836 году основана первая метеорологическая обсерватория, в 1839 — открыто Луганское заводское училище.
В Русско-японскую войну завод произвел 140 млн. патронов. В годы Первой мировой войны он стал ключевым в деле снабжения Российской императорской армии. За годы Великой Отечественной Войны было изготовлено более 4 млрд. патронов к стрелковому оружию.
В 1896 году немецкий промышленник Густав Гартман начинает в Луганске строительство крупного паровозостроительного завода. В 1900 году отсюда вышел на железнодорожные магистрали первый товарный паровоз. В 1916 году на заводе работало свыше 5 тысяч человек. Весь ХХ век завод снабжал страну паровозами и тепловозами, он продолжает служить нам и сегодня, носит название ПАО «Лугансктепловоз» и выпускает тепловозы, электровозы, а также дизель — и электропоезда.
В начале XX века Луганск стал крупным промышленным центром Российской империи – в городе работали 40 ремесленных предприятий, 16 заводов и фабрик.