Lafortezza diČeljaba, da cui la città prende il nome, venne costruita nel1736; la città venne istituita nel1781. A partire dal1892, servì come centro per la costruzione dellaFerrovia Transiberiana.
Nel corso dell'industrializzazione sovietica deglianni trenta, Čeljabinsk subì una rapida crescita. In questo periodo vennero costruiti molti impianti industriali, tra cui la grandefabbrica di trattori di Čeljabinsk e lo Stabilimento Metallurgico. Nel corso dellaseconda guerra mondiale,Iosif Stalin decise di spostare gran parte delle fabbriche sovietiche per la produzione in luoghi lontani dall'avanzata delle armate tedesche, verso la fine del1941. Questo portò verso Čeljabinsk, all'epoca ancora una piccola città, nuove fabbriche e migliaia di lavoratori.
Diversi complessi industriali per la produzione dei carri armatiT-34 e dei lanciarazziKatjuša si concentrarono nella città, che divenne nota come "Tankograd" (la città dei carri armati). In questo periodo, Čeljabinsk venne in pratica ricostruita da zero: in precedenza esisteva una piccola città, le cui tracce possono ancora essere individuate nel centro della città. La fabbrica 185 (intitolata aSergej Mironovič Kirov) fu spostata daLeningrado per la produzione di carri pesanti, ma venne poi trasferita aOmsk nel1962.
Vista della città dal satellite
Ungrave incidente nucleare avvenne nel1957 nell'impianto diriprocessamento per il combustibile nucleare diMajak,150 km a nord-ovest della città. Vi furono vittime nell'oblast' di Čeljabinsk ma non nella città vera e propria, la zona della città ospitava altre centrali per la riconversione delplutonio, per anni tutta la zona è stata classificata come una delle più contaminate del mondo tanto che, fino al1992 in tutto ilrajon di Čeljabinsk era proibito l'accesso degli stranieri.
Il 15 febbraio del2013 intorno alle ore 9.20 locali (03:20Greenwich Mean Time) unmeteorite cadde nella regione dell'oblast' di Čeljabinsk. L'evento meteorico in Russia del 2013, definito dai media "pioggia di meteoriti" ma consistito in realtà in un unico meteorite schiantatosi al suolo, causò un migliaio di feriti, danneggiando ospedali, scuole e abitazioni, non a causa dei frammenti dell'oggetto (definiti dai media "cristalli meteoritici") ma a causa della rottura di200000 m² di vetri causata dall'onda d'urto.
La città di Čeljabinsk è situata nel centro delcontinenteeuroasiatico (a1400 km dal centro geografico), a est deiMonti Urali, a200 km a sud diEkaterinburg. La città si attesta situata a circa 200-250metrisopra il livello del mare. Dal punto di vista geologico la città è delimitata nella sua parte occidentale dalgranito degliUrali, nella sua parte orientale, invece, dallerocce sedimentarie dellaSiberia occidentale; in questo modo Čeljabinsk si trova tra i Monti Urali e laSiberia, fatto che le conferisce il titolo di "Porte della Siberia" (in russo«Ворота в Сибирь»?)[2].
La città è solcata dal corso del fiumeMiass; come altre fonti di acqua ci sono i tre laghi Smolino, Sineglasovo e Pervoe. Scorrenti per la maggior parte del loro tragitto sotto la superficie della città, ci sono dei piccoli affluenti del Miass, questi sono i fiumi Igumenka, Kolupaevka, Čeljabka e Černushka. Il territorio cittadino è delimitato da dei piccoli colli nella parte occidentale della città. È curioso il posizionamento della città infatti è situata su 7 colli, proprio come aRoma,Mosca eCostantinopoli.[3]