Демидовы оставили яркий след в истории российской металлургии. Их богатое индустриальное наследие дошло и до наших дней. А фундаментом демидовской промышленной империи стал железоделательный завод в Туле, основанный Никитой Демидовым в конце XVII века.
Точные обстоятельства появления завода остаются неясными. По одной из версий, Петр I, побывав в Туле в 1696 году, поручил Демидову изготовить ружья по иностранному образцу. Когда мастер представил шесть готовых экземпляров, царь щедро наградил его и сказал: «Постарайся, Демидыч, пораспространить фабрику свою, а я тебя не оставлю». Петр распорядился выделить Демидову землю в Малиновой засеке для добычи руды и производства угля. По другой версии, сам Демидов ходатайствовал о строительстве вододействующего предприятия «по примеру Городищенского завода», и Петр лично разрешил ему возвести плотину и построить железоделательный завод на Тулице. Современные исследователи сходятся лишь в одном: предприятие точно работало уже в 1697 году. Его запуск стал возможен благодаря покровительству Петра, желавшего заменить импортное оружие отечественным, и предприимчивости Демидова.
Запустив завод, Демидов вскоре убедился, что для увеличения выпуска металла необходимо больше сырья и более мощный водяной привод. В 1701 году он добился от Петра I важных льгот. Ему позволили рубить лес в Щегловской засеке, добывать руду в окрестных засеках, расширять пруд и, что особенно существенно, владеть заводом бессрочно и приобретать людей и землю для нужд производства. В указе подчеркивалось, что Демидов «убавил цену у железа и всяких припасов», что было важно для государства, вовлеченного в Северную войну. Результаты поддержки сказались быстро: уже в 1702 году завод изготовил крупные партии бомб, ядер и гранат.
Однако почти одновременно с этим Петр ограничил рубку леса под Тулой, заявив, что древесина нужна для кораблестроения. На деле это было мягким побуждением перенести производство на Урал, где находились огромные рудные и лесные ресурсы. Демидов вскоре подал прошение о получении Невьянского завода, что полностью соответствовало планам царя.
Тем временем тульское предприятие оказалось под государственным контролем. По распоряжению Федора Апраксина на заводе должны были довести до завершения текущие работы, а затем частично разобрать предприятие. Позже оно было передано елецкому воеводе Фатию Тютчеву, которому предписывалось «всё разломать». Демидову назначили компенсацию в 4500 рублей, выплачиваемую постепенно. Несколько лет завод стоял в полуразрушенном состоянии, пока в 1706 году Петр не приказал восстановить его и передать в ведение Оружейной палаты. В 1713 году Демидов добился окончательного возвращения предприятия.
После смерти Никиты в 1725 году завод перешел его старшему сыну Акинфию — энергичному предпринимателю, который одновременно управлял тульским производством и быстро растущими уральскими заводами.
Неожиданно в 1733 году над Акинфием Демидовым стали сгущаться тучи: по распоряжению Анны Иоанновны началась масштабная проверка уплаты десятинного налога на частных металлургических предприятиях. Асессор Василий Васильев, прибывший в Тулу, занялся делами Демидова. Управляющий Семен Пальцов пытался скрыться, но был задержан и признал занижение отчетности. Сравнив данные Берг-коллегии с собственными подсчетами, Васильев утверждал, что предприятие могло скрыть более 85 тысяч рублей.
Акинфия арестовали и держали под стражей около полутора лет. Однако доказать умышленное уклонение не удалось. Более того, из-за отсутствия Демидова на его заводах начались перебои, и по распоряжению императрицы он был освобожден.
Но вскоре последовал новый арест — на этот раз по подозрению в причастности к смерти собственной дочери Татьяны. Ему запретили писать письма; переписку вел его сын Прокофий. Только после того как Демидов предоставил значительную «ссуду» фавориту Анны Иоанновны Бирону, дело было прекращено и промышленника полностью оправдали.

После смерти Акинфия в 1745 году тульский завод перешел его сыну Григорию, больше интересовавшемуся наукой, чем металлургией. Производство стремительно ослабевало: леса вокруг Тулы были истощены, древесный уголь дорожал, и завод остановился примерно к 1754 году.
В 1779 году сын Григория, Павел Демидов, продал неработающее предприятие казне. Через несколько лет его здания были разобраны до фундамента — и первый завод Демидовых, некогда положивший начало их промышленному могуществу, исчез с лица земли.