Тагильская земля, хранящая в своих подземных кладовых бесценные богатства, на протяжении всей своей истории привлекала внимание рудознатцев, учёных. Среди первых был Дмитрий Александрович Тумашев, который регулярно отправлял челобитные в Москву в Сибирский приказ о своих находках. В 1771 году рудознатец открыл слюды на реке Тагил, «узорчатые камни у Мурзинской слободы», «камень наждак» да железные руды на Нейве. В этом же году Дмитрий Александрович возил людей на «каменную гору» у реки Выи. Но при тогдашнем способе выплавки руды получить металл из магнитного железняка оказалось сложно, и богатства Магнит-горы (Высокой) оказались не заявлены казне.
В 1696 году вогулом Яковом Савиным была заявлена Магнит-гора у реки Тагил. Эта дата считается годом открытия богатств горы Высокой. С этого времени на протяжении трёх столетий многие крупные российские и иностранные учёные и путешественники посетили Нижний Тагил.
В ХVIIIвеке серьёзный вклад в изучение Урала внесли участники академических экспедиций. В конце июня 1770 года в Нижнетагильск прибыли участники экспедиции, возглавляемые 27-летним учёным Петром Симоном Паласом, ставшим одним из крупнейших учёных XVIII века. Он первым выявил различие горных пород западного и восточного склонов Урала, связь с горными породами разных месторождений полезных ископаемых. В Нижнетагильске он подробно описал заводское устройство крупнейшего в Европе металлургического завода, Магнит-гору, процесс добычи руды. Ему принадлежит открытие руды на горе Качканар – ныне главной сырьевой базы Евраз НТМК.
15 мая 1829 года в Нижнетагильском горнозаводском посёлке побывал немецкий естествоиспытатель Александр Гумбольдт, профессора Берлинского университета – натуралист-зоолог Х.Эренбург и геолог Густав Розе. Круг их интересов был широк: гора Высокая и Меднорудянское месторождение, паровые машины, изготовленные Черепановыми, самоцветы Мурзинки, платиновые прииски горы Соловьёвой.
28 мая 1837 года Нижнетагильский посёлок посетил князь Александр Николаевич, будущий царь Александр II. На следующий день князь и его сопровождающие совершили спуск в шахту «Надёжная» Меднорудянского рудника.
В 1848 году в Нижнетагильске побывал профессор Московского университета Григорий Ефимович Щуровский, автор труда «Уральский хребет в физико-географическом, геологическом и минералогическом отношениях», в котором содержатся полные сведения о тагильских заводах, рудниках и приисках.
В 1840 году в окрестностях Нижнетагильска по контракту в течение десяти лет работали французские инженеры-топографы Бержье и Аллори. Этими специалистами было проведена топографическая съёмка округа и его лесных да, выполнены точные расчёты оборота рубки лесов и годовой нормы заготовки топлива для заводов, организовали работу Нижнетагильской метеорологической обсерватории, помогали с комплектованием коллекции «Музеума естественной истории и древностей», обучали топографии учащихся Выйского училища, провели широкомасштабное, системное измерение рельефа местности.
В 1841 году на Урал совершил экспедицию выдающийся шотландский геолог Родерик Импи Мэрчисон. Главный интерес Мэрчисона, французского палеонтолога Э.Верлея, русских академиков А.А.Кейзерлинга и Н.И.Кокшарова был связан с геологией района.
В 1853-1855 годах французским инженером, основателем промышленной социологии Фредериком Ле Пле совместно с Бержье и Аллори была составлена геологическая карта Нижнетагильского округа, первая для посессионных заводов Урала. Занимался Ле Пле и изучением металлургических процессов с целью экономии древесного угля.
В декабре 1853 года в Нижнетагильск прибыли отец и сын Нордшельды (Нильс Густав и Нильс Адольф Эрик), старший проводил опыты по обогащению медных руд на Выйском заводе, младший занялся сбором коллекции минералов округа. Сделали они и несколько открытий: в золото-платиновых россыпях реки Бобровки возле Елизаветинска открыли «деман», который в огранке своей игрой не уступает зелёным бриллиантам. На Меднорудянском руднике обнаружили новый минерал, который назвали в честь Анатолия Николаевича Демидова «демидовит» (название не сохранилось, т.к. находка оказалась разновидностью минерала «хризоколла»).
В 1871 году по приглашению Демидова в Нижнетагильском заводоуправлении работал польский инженер Викентий Францевич Сапальский, который создал и возглавил геологический отдел (первый на демидовских заводах), занимался рудно-геологическими изысканиями, в 1867 году открыл месторождение марганцевых руд и красного мрамора (ныне рудник Сапальского). В 1899 году Нижнетагильск посещает Дмитрий Иванович Менделеев во главе уральской экспедиции с целью ревизии заводского дела на Урале, определения перспектив горнодобывающей, металлургической и лесной промышленности. В 1904-1905 годах под руководством выдающегося геолога Николая Константиновича Высоцкого проводилась топографическая и геологическая съёмка Черноисточинской дачи Нижнетагильского горного округа – главного района добычи платины. Академик Александр Евгеньевич Ферсман в 1912-1921 годах изучает самоцветные камни Мурзинки В 1920-1937 годах геологическую службу Высокогорского рудника возглавлял Владислав Ипполитович Станкевич. Под его руководством сделан первый подсчёт запасов руд Лебяжинского и Высокогорского месторождений, что сыграло важную роль в строительстве Нижнетагильского металлургического завода. 3 августа 1937 года в Нижнем Тагиле прошёл XVIII Международный геологический конгресс, в работе которого приняли участие более ста человек (55 представителей 22 стран) В различные годы в районе Нижнего Тагила работали археологические и геологические экспедиции, в том числе под руководством академика О.Бадера, известного геолога Марковского, доктора исторических наук, профессора Нижнетагильской социально-педагогической академии Ю.Серикова. В послереволюционные и послевоенные годы «закрытый» Нижний Тагил посетили Луначарский, Орджоникидзе, Калинин, Малышев, Президент СССР Горбачёв, в послереформенный период в Нижнем Тагиле побывали Президенты России Б.Н.Ельцин, В.В.Путин, патриарх Всея Руси Алексий, премьер-министр Д.Медведев, вице-премьер Рагозин и др. Визиты их в основном носили ознакомительный характер.
