В 1702 году рудознатцами Бабиным и Сулеевым было открыто медное месторождение, а через шестнадцать лет началась его разборка. 1718 год и считается официальной датой основания города Полевской. Город приобретает всемирную известность, когда в XVIII веке из Гумешевского рудника начали добывать малахит очень высокого качества. Именно им отделаны залы Версальского дворца и Эрмитажа.
В 1722 году по указу Петра I начато строительство медеплавильного завода. В этот же период обнаруживаются залежи железной руды, и менее чем через двадцать лет был возведен железоделательный завод, а вокруг него сформировался поселок Северский. Заводы разделили будущий город на северную и южную части.
В начале девятнадцатого века в Полевском находят золото. На протяжении столетия добыто более 1 066 пудов золота. Земля Полевского богата залежами мрамора, известняка, открыты месторождения поделочных камней, таких как змеевик, родонит, лиственит. В 1860 году строится доменная печь, которая сохранилась до сих пор, и является памятником архитектуры.
В начале XX века начинается добыча серного колчедана, начинает свою работу химический завод. Когда он первый в стране выпускает криолит, его переименовывают в «Полевской криолитовый завод».
В 1942 году поселки Северский и Полевской объединяют в один населенный пункт, и присваивают статус города.
Посредине города возвышается Думная гора, невысокая, но с крутыми склонами. Это природный, археологический, геологический, литературный и исторический памятник. Местные жители рассказывают, что Думной ее стали называть, после того как, на горе пугачевские атаманы решали, нападать ли на Полевской завод. По официальной версии название произошло от того, что на горе Думной заключали соглашения с взбунтовавшимися работниками.
С Думной горы открывается вид на окрестности Полевского, с запада можно увидеть цепь вершин, составляющих осевую часть Уральских гор. Восточный склон – обрыв к реке Полевой. С горы открывается панорама, где вокруг прудов расположены основные заводы города. На вершине находится чугунный памятник «Рабочий с винтовкой», расположенный на братской могиле и вознесенский крест, символизирующий духовное наследие города. В Полевском жил писатель Бажов, в основу сборника «Малахитовая шкатулка» он положил истории, услышанные в детстве на горе Думной, от деда.
За городом есть двуглавая Азов-гора. По преданию на ее склоне спрятана пещера с золотом, и отыскать ее можно только угадав имя Девки-Азовки стерегущей вход.
К 900-летию крещения Руси в Полевском металлурги поставили чугунную часовню.