Согласно археологическим и историческим данным первое население территории в районе Серова составлял мансийский (вогульский) народ, проживавший здесь на протяжении тысячи лет.
В 1893 году Александр Андреевич Ауэрбах подписал контракт с Управлением Сибирской железной дороги на поставку 5 миллионов пудов стальных рельсов на срок до 1899 года. Для выполнения этого плана к концу 1895 года необходимо было построить новый металлургический завод с полным циклом производства. Этот завод был построен на берегу реки Каквы и назван Надеждинским.
Первое же постоянное поселение было основано 29 мая 1894 года (по старому стилю) — в момент закладки сталерельсового завода. В фундамент завода была замурована медная доска, которая гласила:
В лето от Р. Х. 1894 Мая 29 дня в благополучное царствование императора Александра III собственноручно заложен сей сталерельсовый завод строителем его Главноуправляющим Богословским Горным Округом горным инженером Д. С. С. Александром Андреевичем Ауэрбахом, в присутствии сына владелицы Округа Петра Александровича Половцова, Управляющего Округом горного инженера П. Н. Фигнера, управителя завода горного инженера А. П. Мещёрского, архитектора В. Н. Пясецкого и других служащих в округе и назван Надеждинским в честь владелицы округом, супруги Статс-секретаря Е. И. В. Надежды Михайловны Половцовой, здравствующей вместе с супругом своим Александром Александровичем Половцовым. Молебствие при закладке совершено благочинным протоиереем Стефаном Поповым
Постановлением № 6809 Малого Президиума Уральского областного исполнительного комитета от 19 января 1934 года город Надеждинск был переименован в Кабаковск в честь Первого секретаря Свердловского обкома ВКП(б) И. Д. Кабакова. В 1937 году Кабаков был репрессирован и городу ненадолго вернулось его прежнее название. 7 июня 1939 года Указом Президиума Верховного Совета СССР Надеждинск был переименован в город Серов, в честь погибшего лётчика, Героя Советского Союза Анатолия Серова. 1 февраля 1963 года Совет депутатов трудящихся города Серова передан в подчинение Свердловскому областному Совету депутатов трудящихся