За свою историю Североуральск менял свой статус четыре раза — от горнозаводского селения Петропавловский завод, села Петропавловского с 31 октября 1863 года, рабочего посёлка Петропавловский с 7 октября 1938 года и до города Североуральска с 27 ноября 1944 года.

По данным археологов, наш район был населен, начиная с палеолита – около 20 тыс. лет назад. Об этом свидетельствуют многочисленные находки археологических исследований края. В урочище Чертово городище (недалеко от поселка Черемухово) обнаружены стоянка охотников палеолита и святилище, которое использовалось людьми со 2 тысячелетия до н.э.
Первые попытки проникновения рудознатцев в наш суровый и малонаселенный край предпринимались еще во второй половине XVII века. Тогда внимание привлекло Вагран-озеро, по слухам там находились признаки серебряных руд. Слухи не подтвердились и интерес к озеру пропал.
В XVIII веке попытки открыть «кладовые» земли были возобновлены. Тогда рудознатцы Григорий Посников и Степан Богомолов открыли богатые месторождения медной и железной руды. Предприимчивый верхотурский купец Максим Михайлович Походяшин уговорил уступить ему найденные месторождения.
В глуши непроходимых лесов и болот Походяшин весной 1758 года начал строить железоделательный и медеплавильный завод, получивший название Петропавловский. Возникшее при заводе селение тоже стали называть Петропавловским.
Первыми поселенцами, в связи со строительством завода, были крестьяне из деревень Чердынского уезда. Одновременно со строительством завода на левом берегу Колонги, напротив завода заложили деревянную церковь и несколько домов для сезонных рабочих. Церковь была освящена в 1759 году во имя святых апостолов Петра и Павла.
Сначала завод работал как чугунолитейный и железоделательный. Позже, с открытием Турьинских медных рудников, завод был перепрофилирован на выплавку меди. Медь была высокого качества, потому направлялась в основном, на чеканку монет. После смерти Походяшина, его сыновья продали рудники и завод в казну.
Завод становится государственным и в последующие годы постепенно утрачивает свое первенствующее положение, производство становится нерентабельным, в 1827 году Петропавловский завод закрывают.
Открытие месторождения бокситов «Красная Шапочка» в 1931 году стало вторым рождением села Петропавловского. В 1934 году месторождение начали разрабатывать, появилось крупное горное предприятие – Североуральские бокситовые рудники (СУБР).
Большой вклад в развитие промышленности в 30-40-ые годы ХХ века внесли спецпереселенцы. Многие семьи, прибывшие не по своей воле из разных территорий страны, несмотря на голод и холод, строили поселки, работали в леспромхозе и на руднике.
Особенно бурное развитие СУБР получил в годы Великой Отечественной войны. 27 ноября 1944 года поселок Петропавловский становится городом с названием Североуральск.
На сегодняшний день в состав Североуральского городского округа входят город Североуральск, поселки Калья, Третий Северный, Покровск-Уральский, Баяновка, Бокситы, Черемухово, Сосьва и село Всеволодо-Благодатское.