Обеспокоившись «натиском» Демидовых на Чусовую, в 1734 году на землях, которые богатый башкир Билимбай считал своими, Строгановы построили завод — самый верхний из своих заводов на Чусовой. Маленькая речка Билимбаиха была перегорожена плотиной, и образовался пруд (плотина и пруд сохранились до наших дней). В устье речки была оборудована пристань.

Завод был только чугунолитейным, поэтому «в связку» с ним Строгановы вскоре построили на Каме заводы Добрянку и Очёр, куда продукция Билимбая доставлялась барками. В 1761 году завод обзавёлся второй доменной печью. Поблизости от завода действовала и камнерезная фабрика. На золотых россыпях по речке Билимбаихе работали прииски. В жизни Билимбая были два звёздных часа. Первый — в 1834 году, когда посёлок посетил цесаревич, будущий император Александр II, совершавший ознакомительное путешествие по Уралу. В середине XIX века Билимбаевский завод по производительности занимал на Урале пятое место.

Второй звёздный час грянул в 1899 году, когда Билимбай посетили Д. И. Менделеев и участники его экспедиции по уральским горным заводам. Менделеев писал о Билимбае: «…сам я должен говорить, что нигде здесь не видел и следов бедноты, а тем паче приниженности; везде народ бравый, слышна гармоника и песни, мальчики и девочки чистенькие, школы видел всюду, а церкви видимо богатые, хотя здесь немало старообрядцев разных толков. А посевов, пашен — совершенно тут не видно только и видел огороды, косьбу и выгон скота». Спутник Менделеева С. Вуколов тоже писал о Билимбае: «При заводе находится 2-х классное училище, аптека и больница; графы Строгановы заботятся о своих рабочих, обучая их детей, выдавая престарелым рабочим пенсии в известном размере с получаемого содержания, рабочие получают пособия к Рождеству и Пасхе, а также при увечьи; для этого служит % с особого неприкосновенного капитала…» К тому времени Билимбаевский завод был главным в Билимбаевском горном округе, в котором проживало около 10 тысяч человек населения и было 26 действующих и законсервированных рудников.

В начале XX века заводской посёлок насчитывал 4,5 тысячи жителей. Обзор «Россия» (1914) характеризовал завод исключительно лестно: «Билимбаевский завод издавна пользуется репутацией одного из самых благоустроенных заводов на Урале». Заводской караван состоял из трёх десятков барок.

В 20-х годах XX века завод был реконструирован, на нём было налажено производство труб. Во время Великой Отечественной войны (осенью 1941 года) на базе Билимбаевского завода и эвакуированных предприятий был организован небольшой авиастроительный завод. Он построил несколько ракетных самолётов БИ-2 — первых в мире. На плотине была смонтирована натурная установка для испытания двигателей. Первый старт самолёта-ракеты состоялся 15 мая 1942 года на аэродроме Кольцово близ Свердловска. После войны авиастроительный завод был перенесён в более удобное место. Ничто не вечно, и к 70-м годам XX века производство труб на Билимбаевском заводе устарело так, что не было смысла его модернизировать. В 1975 году завод был закрыт.

Самое интересное здание посёлка — полуразрушенный Свято-Троицкий храм. Он был построен в первой трети XIX века, предположительно, по проекту «строгановского» зодчего А. Воронихина. Три придела храма — Свято-Троицкий, Богоявленский и Казанский — расписывали ученики К. Брюллова. Сейчас храм лишён колокольни и используется как клуб. В 1888 году посёлок украсили сосновой рощей, которая получила мрачное название Могильщина; ныне роща объявлена памятником природы.

* * *

В 1734–1735 годах деятельность Оренбургской экспедиций, возглавляемой В. Н. Татищевым (а также собственно основание на башкирских землях города Оренбурга в 1732 году), спровоцировала новую волну башкирских восстаний, которые продолжались до 1740 года. Впрочем, сами «башкирцы» утверждали в челобитной от 25 октября 1734 года, что они двинулись на горнозаводские земли только лишь как беженцы: на них готовилось напасть трёхтысячное войско Казачьей (казахской) Орды, на которую, в свою очередь, напал Джунгарский Галдан-цэрэн. Во главе башкир встал некий Каракасан — блюститель ислама, знаток восточных языков и вообще харизматический лидер. Военные действия против отрядов Каракасана велись русскими столь ожесточённо, что счёт разрушенных и сожжённых башкирских деревень приближался к семи сотням.

В 1735 году на горнозаводском Урале появилась Исетская оборонительная линия: Ревдинская, Северская и Полдневая крепости на Чусовой. (Башкирские земли начинались за озером Щелкун.) На Сылве малыми острожками — Ординским, Кишертским, Торговищенским, Ленским — «обставился» разбогатевший город Кунгур. В окрестностях Северской и Полевской крепостей выросли Гробовская, Киргишанская, Кленовская, Ачитская, Красноуфимская и Бисертская крепости. Все эти крепости прикрывали Екатеринбург, а в военном отношении подчинялись Кунгуру.

Вот как Н. Корепанов описывает подготовку к обороне 1735 года: «Татищев ушёл тогда в башкирский поход, строил военный лагерь на озере Кызылташ, склонял к российской короне башкир Сибирской дороги. А в Екатеринбурге советник Хрущёв приказал повырубить окрестные чащи ради обзора, вырыть ров внизу за крепостью от правого берега Исети до невысокой горки, перерезав и Уктусскую дорогу, переписать казённое оружие, казённых: лошадей и годных к бою мужиков. Годные расписаны были по девяти командам по участкам обороны и в сотню для преследования отступающего противника. Ружья не хватало, обывателям раздали наструганные из сосновых жердин копья, велели наделать луки. Учили „солдатской экзерциции"». Мамин-Сибиряк замечал: «Значение Екатеринбурга как крепости дало себя почувствовать во время башкирских бунтов, когда башкиры доходили до Арамили, а особенно во время пугачёвщины».

Крепости были построены так, чтобы, как писал Татищев, «во время неприятельского нападения на означенной дистанции могут люди от двух крепостей часа в два или в три соединиться». В 1736 году было учреждено Исетское казачье войско с центром в Челябинской крепости. Казаки и крепости выстояли и в набегах во время башкирского восстания 1737–1739 годов.

О непримиримости башкир рассказывает история Тойгильды Жулякова. Взятый в плен во время бунта начала 1737 года, он крестился и был отпущен. Но, вернувшись домой, он снова обратился в ислам. Татищев послал предписание екатеринбургскому майору Угрюмову: «Татарина Тойгильду за то, что, крестясь, принял паки махометанский закон, на страх другим, при собрании всех крещёных татар, сжечь; а жён и детей его, собрав, выслать в русские города, для раздачи…» 20 апреля 1738 года Тойгильда был сожжён живьём на площади в Екатеринбурге.

Дело Татищева продолжил новый командир Оренбургской экспедиции И. И. Неплюев, назначенный на эту должность в 1742 году. Он выстроил новые линии укреплений вдоль рек Яика (Урала), Сакмары и Самары. Эти линии насчитывали 38 крепостей и 39 редутов. В 1748 году Исетское казачье войско было поглощено Оренбургским. А башкирские набеги продолжались до 1755 года.

В 1754–1756 годах в Башкирии бушевало восстание, целью которого было установление национальной независимости (ни много ни мало!). Башкиры искали поддержи у казахов Среднего Жуза (Центрального и Северо-Восточного Казахстана). Самым известным лидером этого восстания был «мещеряк» Батырша Алеев. И. И. Неплюев сумел одолеть восставших только после того, как расколол руководящую верхушку (как обычно, посулами) и привлёк на свою сторону казанских татар, пообещав им разрешить возводить мечети. «Восстание под предводительством Батырши можно считать последним самостоятельно организованным бунтом башкир», — говорит обзор «Россия».