Командированный в конце 1720 года на Урал для повышения производительности казенных заводов Василий Татищев, оценив обстановку, пришел к выводу, что на базе существовавших предприятий не удастся быстро увеличить производство железа и более выгодно будет построить новый крупный завод. После осмотра ближайшей округи совместно с комиссаром Уктусского завода Тимофеем Бурцевым он выбрал богатое рудой и лесом место для нового завода — на берегу полноводной реки Исети в семи верстах от Уктуса.
6 февраля 1721 года Татищев отправил в Берг-коллегию послание, в котором просил разрешения начать строительство завода, а также личное письмо к президенту Берг- и Мануфактур-коллегии Якову Брюсу с подробными разъяснениями и обоснованием этого проекта. На новом заводе Татищев предполагал установить 4 домны и 40 молотов, из которых 20 могли бы работать даже «в самую сухую погоду». Производительность должна была составить 150-200 тысяч пудов железа в год. Завода подобной мощности в то время в мире еще не было. 1 марта 1721 года, не дожидаясь ответа из центра, Татищев развернул строительство нового завода.
Между тем уже в декабре 1721 года в результате интриг местных промышленников Татищев был отстранен от руководства горными делами на Урале. Присланный из Петербурга берг-советник Михаэлис не согласился с его проектом и начал строить новый завод на Уктуске чуть выше старого, но весной плотина была разрушена паводком.
В 1722 году указом Петра I на Урал был командирован горный инженер генерал-майор Георг Вильгельм де Геннин. Изучив все обстоятельства, он полностью поддержал проект Татищева, и 12 марта 1723 года строительство завода на Исети возобновилось.
7 ноября (18 ноября по новому стилю) 1723 года в цехах нового завода состоялся пробный пуск кричных боевых молотов. Именно эту дату принято считать днем основания Екатеринбурга.
24 ноября 1723 года, в преддверии дня святой Екатерины, Екатеринбургский казённый железоделательный завод полностью вступил в строй. По размеру и технической оснащённости он превосходил все металлургические предприятия не только страны, но и мира. Производственные мощности Екатеринбургского завода включали в себя: 2 домны, 14 кричных молотов, медеплавильную фабрику, стальную и якорную фабрики, машины для сверления пушек и другое.
В этом же 1723 году в новом заводе-крепости начала строиться первая мазанковая церковь – будущий Екатерининский горный собор.
