В послевоенное время Челябинск стал поставщиком оборудования, техники, кадровых ресурсов для восстановления Сталинграда, Донбасса, ДнепроГЭСа и других территорий СССР. Вскоре стал меняться и внешний облик города. Ещё в начале 50-х гг. здесь преобладали одноэтажные жилища первых пятилеток, но в 1947 г. был утвержден новый план развития, который предусматривал многоэтажную застройку центра города и районов, прилегающих к промышленным предприятиям. Это кардинально изменило панораму Челябинска.
На предприятиях активно внедрялась автоматизация, модернизировалось производство. Так, с 1954 г. машины с маркой завода Колющенко вышли на мировой рынок и поставлялись в 40 стран мира. На трубопрокатном заводе в 1956 г. введена в строй первая очередь крупнейшего в мире трубоэлектросварочного цеха. На металлургическом заводе за десятилетие вступило в строй 18 новых цехов, а в 1958 г. запущена доменная печь № 5 — завершена первая в Челябинске Всесоюзная ударная комсомольская стройка. В этот период ЧМЗ (сейчас — ЧМК) становится флагманом чёрной металлургии СССР.
В 1951 г. Челябинский механико-машиностроительный институт был преобразован в Челябинский политехнический институт (сейчас — ЮУрГУ). К 1960 г. в Челябинске уже насчитывалось около 15 тысяч студентов. Первый классический университет на Южном Урале — ЧелГУ был основан в 1976 г. К 80-м гг. столица Южного Урала стала крупным научным центром страны: здесь действовало 7 вузов и около 40 научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов.
С 3 июня 1958 года Челябинск вновь становится городом областного подчинения. Ныне город Челябинск является областным центром.
В начале 70-х гг. первых посетителей принимают санатории и профилактории ЧТЗ и ЧТПЗ, появляется городская студенческая больница, строятся крупные медицинские учреждения. В короткие сроки была застроена северо-западная часть города, появились новые кварталы высотных домов на ЧТЗ и северо-востоке. 13 октября 1976 г. в Челябинске родился миллионный житель.
К 1980 г. предприятия города дают более половины общесоюзного производства нержавеющей стали, пятую часть отечественных труб, треть ферросплавов, до 40 % дорожных машин.
В это время открывается новое здание драматического театра на 1200 мест, всероссийскую известность приобретает Челябинский кукольный театр. В 1986 г. Челябинск отметил 250-летие со дня своего основания. К юбилею города были открыты Геологический музей, Зал камерной и органной музыки и многочисленные памятники монументального искусства (памятник И. В. Курчатову, «На новый путь» и другие).
