История Воткинска, тесно связана с историей завода, она уходит своими корнями в ХVIII век. В 1757 году владелец Гороблагодатских заводов граф П.И.Шувалов получил разрешение на строительство нового железоделательного завода на реке Вотка. «…Оный Воткинский железный завод повелено его сиятельству графу Петру Ивановичу Шувалову строить по указу государственной Берг-коллегии… 1757 года октября 20 дня…». Спустя два года, 21 сентября 1759 года, на заводе были пущены в действие два кричных молота - это событие стало отправной точкой для истории Воткинска. Завода начинался с плотины, длина её составляла почти 382 сажени, а качество исполнения высоко оценил академик И.Герман, один из лучших знатоков горнозаводского дела, заметив, что по образцу ее «почти во всех, как в России, так и в Сибири находящихся заводах плотины одинаковым образом устаиваются». В результате строительства плотины образовался Воткинский пруд, общей площадью 22 кв. км – один из крупнейших на Урале и в Европе.
Одновременно с заводом строился и поселок – дома мастеровых и рабочих. В 1760 году на Предзаводской площади была сооружена деревянная Димитровская церковь, спустя 56 лет на её месте был заложен Собор во имя Благовещения Пресвятой Богородицы, ставший одним из духовных символов Воткинска. Именно в нем 5 мая 1840 г (ст.ст.) крестили своего новорожденного младенца Петра супруги Чайковские. Отец будущего композитора – Илья Петрович Чайковский работал Горным начальником Камско-Воткинского горного округа и внес немалый вклад в развитие не только заводских производств, но и развития инфраструктуры горного города, сохранения окружающей среды. Воткинск издавна славился музыкальными традициями. Еще в 1817 году мастеровые завода, а составе музыкального коллектива гастролировали в губернском городе Вятке. В 1909 году было организованно музыкально-драматическое общество им. П.И.Чайковского, в состав которого входили инженеры, служащие, рабочие завода, представители купечества и интеллигенции.
10 декабря 1813 года по Высочайшему указу императора Александра I, Воткинск был «сравнен с главными горными заводами», этот гордый статус он носил до 1861 года, когда после отмены крепостного права, «заводские горожане», стали именоваться сельскими обывателями. Строился уникальный город-завод по четко выверенному плану, как и все российские города, заложенные в ХVIII веке. Наиболее заметный след в истории архитектуры в Воткинске, оставил заводской зодчий В.Н. Петенкин, ученик известного архитектора А.Д.Захарова. С 1822 года он трудился в Воткинске, в 1836 году им был разработан Генеральный план застройки производственных помещений, комплекса казенной усадьбы горного начальника, рабочего поселка, обустроены места отдыха. С окончанием этих работ Воткинск превратился в один из лучших горных поселений Урала. Большую роль в истории города сыграли выдающиеся деятели науки и техники, работавшие на заводе – С.И.Бадаев – металлург, изобретатель инструментальной стали; И.П.Чайковский – начальник Камско-Воткинского горного округа (1837-1848г.г.) – основатель пароходостроения; В.Е.Холостов – создатель первой на Урале мартеновской печи. В главных городах нашей страны – Москве и Петербурге находятся изделия воткинских умельцев. Памятником искусства и мастерства стал шпиль Петропавловской крепости, породнивший северную столицу и Воткинск, он был изготовлен и собран руками мастеровых завода в 1858 году. Сергиевский, ныне Александровский мост, украшающий столицу нашей Родины – также пример высочайшего мастерства воткинских рабочих.
Революционные события 1917 года во многом изменили как судьбу города и его жителей. В период Гражданской войны население Воткинска (по разным оценкам), уменьшилось в два раза. Жизнь расставила по разные стороны баррикад некогда единые, многочисленные и дружные семьи. Многие из воткинцев навсегда покинули Родину в составе добровольческих подразделений Воткинской Народной армии, бойцы которой сражались с войсками Красной Армии и составе армии адмирала Колчака. В ноябре 1922 завод был законсервирован, и лишь спустя 3 года, 9 сентября 1925 года был вновь «пущен в действие», это и стало вторым днем рождения города-завода. Миновав тяжелый период консервации, Воткинский завод вновь становится одним из флагманов отечественной индустрии: экскаваторы, драги для золотодобывающей промышленности, пушки. В годы Великой Отечественной войны на защиту Родины встал каждый четвертый воткинец. По инициативе комсомольцев завода в октябре 1942 был сформирован Артдивизион имени Комсомола Удмуртии, прошедший с боями от Сталинграда до Праги. Уникальные традиции ракетного производства, от «Темпа – 2С» и «Пионера» до «Тополя», «Булавы», «Искандера» заложенные на заводе дважды Героем Социалистического Труда Садовниковым В.Г., Героем Социалистического Труда Никитиным Б.Г. сохранены и продолжены.
В настоящее время экономика города имеет многоотраслевой характер, в Воткинске действует более 900 предприятий и учреждений различных форм собственности (металлорежущие станки, оборудование для нефтяной промышленности, специальная техника, редукторы, товары бытового назначения). В городе действует 6 муниципальных учреждений здравоохранения, 18 школ, в том числе, 3 специализированные; 2 высших, 3 средних специальных учебных заведения, 1 профессиональный лицей. Численность населения по данным Всероссийской переписи (2002 г.) - 99 441 чел. Воткинск входит в Союз исторических городов России. На его территории расположены три музея: Музей-усадьба П.И. Чайковского, Музей истории и культуры города Воткинска, Музей четырежды орденоносного ОАО «Воткинский завод».