Рос и железнодорожный транспорт. С 1930 года была начата коренная реконструкция Челябинского железнодорожного узла. Были уложены новые пути, построена сортировочная горка, проложены подъездные пути к заводам, открыты новые станции. Железнодорожный транспорт получил новую технику — мощные паровозы и большегрузные вагоны.
Развитие промышленности вызвало бурный рост населения и территории города. Возникли новые, благоустроенные районы — Ленинский, Тракторозаводский, позднее Металлургический. Жилой фонд города возрос с 298,6 тыс. квадратных метров в 1926 году до 1 миллиона кв. метров к 1940 году. Таким образом, за предвоенные пятилетки было построено три дореволюционных Челябинска. Население города за этот период возросло с 59,3 тыс. человек до 273,1 тыс. человек в 1939 году.
В 1930 году был проложен в город, от деревни Сосновки, новый хозяйственно-питьевой водопровод длиною 13 километров, который обеспечил водой население и промышленные предприятия города. В 1931 году в городе был пущен трамвай.
Наряду с этим шло строительство школ и культурно-бытовых учреждений. В 1940 году город уже имел 56 школ, 12 больниц, 56 детских садов, 39 библиотек, 26 клубов, 3 театра, 5 кинотеатров, цирк и парк культуры и отдыха. В городе были созданы вузы и техникумы.
Начавшаяся Великая Отечественная война предъявила новые, повышенные требования к трудящимся города.
Челябинские предприятия перестраивают свою работу на военный лад. Исключительный трудовой героизм проявили трудящиеся ЧТЗ. Созданная ими боевая техника разила врага на всех фронтах.
Наличие в Челябинске мощной энергетической базы, металлургической и машиностроительной промышленности позволило принять ряд эвакуированных заводов и организовать массовое производство вооружения. «Работать по-фронтовому» — стало лозунгом для всех трудящихся города.
В годы войны широко развернулось социалистическое соревнование между предприятиями Челябинска, получило развитие движение многостаночников, движение за совмещение профессий. В Челябинске возникло замечательное агарковское движение, распространившееся затем по всей стране. Взамен ушедших на фронт мужчин на предприятия пришли женщины. К станкам и агрегатам встали молодые рабочие, окончившие ремесленные училища и школы ФЗО.
В трудных условиях военного времени в Челябинске шло строительство новых промышленных предприятий. За 9 месяцев на северной окраине города вырос большой завод качественной металлургии, с хорошим благоустроенным поселком. В Ленинском районе были введены в строй трубопрокатный и кузнечно-прессовый заводы, а также теплоэлектроцентраль, с пуском которой была создана новая, мощная энергетическая база для промышленности Южного Урала. В годы войны в Челябинске возникли и новые предприятия легкой промышленности — текстильная и табачная фабрики, часовой завод и другие.
Общий объем промышленного производства города за годы войны возрос более чем в 6 раз. От промышленности не отставал и железнодорожный транспорт, который по-фронтовому доставлял боеприпасы и все необходимое для Советской Армии. В годы войны проводилась дальнейшая реконструкция Челябинского узла, были построены новые железнодорожные линии Челябинск — Синарская, Коркино — Камышное, был электрифицирован горный участок Челябинск — Златоуст и произведено много других работ, увеличивших грузооборот дороги почти в 2 раза против довоенного. Железнодорожники во внеурочное время снарядили несколько санитарных бронепоездов.
Вместе с металлургами, машиностроителями, железнодорожниками самоотверженно трудились во славу Родины и челябинские шахтеры. За годы войны они увеличили добычу угля против 1913 года в 88 раз!
Трудящиеся Челябинска на свои средства создавали эскадрильи боевых самолетов, участвовали в вооружении Уральского добровольческого танкового корпуса. Героически сражались челябинцы и на фронте Отечественной войны. 60 воинов-челябинцев удостоены звания Героя Советского Союза.
За годы войны социалистический Челябинск еще более вырос, возмужал и превратился в мощный индустриальный центр нашей страны, снабжавший фронт всем необходимым.
Большую заботу проявляли Коммунистическая партия и Советское правительство об улучшении материально-бытовых условий и культурных условий жизни трудящихся Челябинска. Несмотря на трудности военного времени в городе продолжалось жилищное строительство. За время войны было построено свыше 300 тысяч квадратных метров жилой площади, несколько новых кинотеатров, школ, больниц, было открыто два новых института, расширилась сеть детсадов и ясель.
По окончании войны челябинцы, как и весь советский народ, мобилизовали все свои силы на восстановление и дальнейшее развитие народного хозяйства страны.
Беспрерывным потоком шли из Челябинска на Запад в города и районы, освобожденные от гитлеровских оккупантов, эшелоны с оборудованием и строительными материалами.