В начале XX века Каменск уже представлял собой достаточно крупный купеческо-мещанский центр. В 1903 году поселок был частично электрифицирован. В нем появился первый на Урале кинотеатр. Однако революционные события 1917 года пагубно сказались на жизни поселка. Многие предприятия Каменска были закрыты. Такая участь постигла даже чугунолитейный завод, проработавший более 200 лет. 1 октября 1923 года он был законсервирован под предлогом того, что его оборудование сильно устарело.
Однако уже в 30-х годах индустриализация Каменска набирает новые обороты. В поселке появляется ряд гигантских (преимущественно металлургических) предприятий, которые на долгие годы обеспечивают Каменску статус центра металлургического производства не только Урала, но и России в целом.
Бурная индустриализация привела к тому, что поселок начал стремительно разрастаться в масштабах. В 1934 году Уральскую область разделили на три области: Челябинскую, Свердловскую и Обь-Иртышскую. Укрупненный Каменск в свою очередь был преобразован в город. В 1940 году его было переименовано в Каменск-Уральский, а также присвоено статут города областного подчинения.
Отметим, что населения Каменска в период с 1926 по 1940 года по причине масштабной индустриализации увеличивалось невиданными ранее темпами. Согласно данным переписи населения, на конец 1939 года в Каменске проживало уже более 50,9 тыс. жителей. Разрастался и жилой фонд города. В отмеченный период он вырос в 6,8 раз – до 190,8 тыс. кв. м.
Отметим, что в крупном промышленном центре Урала много внимания уделялось культурному развитию населения. Кроме школ, библиотеки и кинотеатра, в 1924 году в Каменске также открыли краеведческий музей. Это стало действительно важное культурным событием для всего Урала.