В начале XX в. вся российская промышленность находилась в глубоком кризисе, последствия которого на заводах Урала сказывались вплоть до 1909 г., велись поиски новых рынков сбыта, создавались синдикаты и объединения для борьбы с конкуренцией заводов Юга России. В меньшей степени кризис коснулся медеплавильной промышленности благодаря сохранившемуся спросу и увеличению таможенных пошлин на ввоз меди.
В первое десятилетие XX в. закрывались мелкие технически отсталые заводы с изношенным оборудованием, ставшие нерентабельными. В условиях жёсткой конкуренции заводы вынужденно модернизировались: возводились доменные печи с облегчённым кожухом, повсеместно внедрялось горячее дутьё и подготовка руды к плавке, использовались паровые машины, кричные горны и пудлинговые печи заменялись мартеновскими, строились более мощные прокатные станы, заводы электрифицировались. В горных округах производилась оптимизация и реорганизация мощностей: конечная обработка сосредоточивалась, как правило, на главном заводе округа, остальные заводы обеспечивали поставки чугуна. Начатая в 1910-е гг. модернизация частных и казённых заводов и строительство железных дорог к началу Первой мировой войны не были завершены. Полагая войну кратковременной, российское правительство до лета 1915 г. не привлекало частные заводы Урала к производству орудий и снарядов. В результате уральская промышленность поздно подключилась к обеспечению армии оружием и снаряжением. В 1914–1916 гг. казённые заводы поддерживали на довоенном уровне выпуск чугуна, но полностью прекратили производство кровельного железа в пользу военной продукции.
После Февральской революции власть перешла в руки губернских комиссаров, назначенных Временным правительством. Уральские горнозаводчики поддержали Временное правительство и его органы. После Октябрьской революции, в ноябре 1917 г., было реорганизовано Уральское заводское совещание под руководством большевиков. В декабре 1917 г. Совнарком начал национализацию горных округов Урала - раньше, чем других предприятий страны. К июлю 1918 г. было национализировано более 4340 предприятий (25 из 34 горных округов Урала). В 1918 г. для управления заводами (дополнительно к учреждённым ранее фабрично-заводским комитетам) были созданы деловые советы, деятельность которых координировалась областным правлением национализированных предприятий Урала.
В целом в период Гражданской войны работали только 20 % металлургических заводов Урала, а объём производства составлял около 10% от довоенного уровня. Из 7 домен самого крупного в то время Надеждинского завода действовала только одна, полностью были остановлены заводы Гороблагодатского горного округа, оборудование многих предприятий существенно пострадало. Восстановление предприятий началось в 1921 г. под руководством Уральского промышленного Бюро ВСНХ, а затем Уралплана, который разрабатывал комплексное развитие уральской промышленности.