Крепость Челяба была заложена 2 (13) сентября 1736 года в урочище Челяби полковником А.И. Тевкелёвым, что подтверждается его донесением начальнику Оренбургской экспедиции В.Н. Татищеву. Накануне в лагерь, расположенный на правом берегу реки Миасс, он привёл отряд солдат в количестве 600 человек и пять пушек. Официально эта местность называлась «Селябский бор», что отражено на ландкарте 1736 года, составленной геодезистами Екатеринбургского заводского ведомства. Крепость представляла собой рубленый деревянный заплот, в котором брёвна были уложены горизонтально. В его углах находились бастионы. На плане Челябинской крепости 1736 года они располагались в её угловых выступах. Но был ли при строительстве реализован именно этот план, неизвестно.
В центре северной и южной сторон крепости были возведены башни с проезжими воротами. Вокруг был вырыт глубокий ров, концы которого входили в реку Миасс. Внутри крепости были построены комендантский дом, казармы, провиантский склад и пороховой погреб. Проведённая в Челябе в 1739 году перепись показала, что число её жителей составило 1060 человек.
13 августа 1737 года была учреждена Исетская провинция, в состав которой вошли Исетский, Шадринский, Оку невский дистрикты (уезды) и Чебаркульское воеводство. До 1744 года провинция входила в состав Сибирской губернии. Однако управлялась она Оренбургской экспедицией, которая была создана в июне 1734 года и возглавлялась статским советником И.К. Кириловым. В её задачи входила реализация петровского плана строительства большого города (будущего Оренбурга) и укреплённых линий на южной оконечности Урала и изучение природных богатств края. Строительство новых крепостей должно было положить конец набегам кочевников, содействовать освоению Южного Урала, а также создавать условия для строительства заводов и развития торговли с азиатскими странами. В 1737 году Оренбургскую экспедицию возглавил В.Н. Татищев и переименовал её в Оренбургскую комиссию. Деятельность её продолжалась до 1744 года. В этом же году Исетская провинция вошла во вновь образованную Оренбургскую губернию, первым губернатором которой стал И.И. Неплюев. По его инициативе с 22 сентября 1743 года административным центром Исетской провинции стала Челябинская крепость. До этого её администрация располагалась поочерёдно в Шадринске (1738 г.), в Чебаркульской крепости (1739 г.) и в Теченской слободе (1739 — 1743 гг.).
Центром Православной Церкви для всех приходов и прихожан являлся город Тобольск, в котором находилась резиденция митрополита Тобольского и Сибирского. Большое влияние на население оказывали Далматовский монастырь и город Верхотурье, в котором хранились мощи святого Симеона Верхо-турского. Имел определённое влияние и Рафаиловский монастырь, находившийся в семи верстах от Исетского острога. Значительными были и позиции старообрядцев, которые уходили от гонения властей из западной части России и создавали свои общины на просторах Урала и Сибири. Челяба с самого своего основания являлась казачьим городком. Предками исетских казаков были казаки Ермака. В 1736 году по указу Анны Ивановны около тысячи крестьян из зауральских мест и иные пришлые люди были приписаны к городовым казакам. С 1738 года они находились в ведении Исетской провинциальной канцелярии, а с 1743 года перешли под подчинение воеводы. Во второй половине XVIII века челябинские казаки были включены в состав Оренбургского казачьего войска. Каждая крепость имела своего атамана, а с 1754 года и войсковую избу. В неё входили атаман, хорунжий и писарь. В крепостях казаки вместе с солдатами несли службу в составе военных гарнизонов.
К концу пятидесятых годов закончилось создание системы укреплённых поселений, которые находились на Нижне-Яицкой, Исетской и Уйской линиях. Создание и укрепление крепостей, редутов и форпостов было связано и с внутренними причинами. В 50-е и 60-е годы наблюдалось усиление волнений крепостных крестьян и приписанных к заводам государственных крестьян и наёмных рабочих. Значительная часть земледельческого населения края была представлена государственными крестьянами. В начале 60-х годов крепостные крестьяне составляли всего 15% от численности всего крестьянства провинции. В 1735 — 1740 годах и 1755 году произошли известные башкирские восстания. Все эти волнения, а также недовольство основной массы мастеровых и работных людей предопределили позже активное участие населения Южного Урала в крестьянской войне под предводительством Пугачёва.
В 70-е годы XVIII века Челяба была довольно большим городом. В нём насчитывалось более пятисот дворов. Из них четыреста дворов находились на правом берегу, а сто стояли на противоположной стороне реки Миасс. На январь 1774 года в городе было 412 домов, а численность людей обоего пола с семействами без учёта духовенства составила 2977 человек.
К началу восстания в Челябе казаков — сторонников Пугачёва, 5 января 1774 года, крепость представляла собой хорошо укреплённое сооружение. Её гарнизон состоял из четырёхсот служилых казаков. В него же входила особая провинциальная рота, состоящая из полутора тысяч солдат и казаков. Крепость охраняло 18 пушек. В городе находилась прибывшая из Тобольска рота подпоручика Пушкарёва. 9 января в крепость прорвался пришедший из Сибири отряд секунд-майора Фадеева. Обладая такой защитой, Челяба выдержала все осады повстанцев, которыми руководил пугачёвский полковник И. Н. Грязное. Он был послан военной коллегией для руководства восстанием в Исетской провинции и захвата её центра — Челябинской крепости. Силы повстанцев росли и становились более организованными. Поэтому генерал Деколонг, опасаясь успешного завершения очередного штурма, решил перейти в наступление. Важное сражение его корпуса с пугачёвскими отрядами произошло 1 февраля 1774 года у деревни Першино. Практически потерпев поражение и опасаясь серьёзных потерь, генерал увёл свои войска на Шадринск. Два месяца Челяба оставалась под властью повстанцев. 10 апреля после одержанной победы над отрядами атамана Григория Туманова секунд-майор Гагрин со своим корпусом вошёл в город. Но пламя пугачёвского восстания скоро разгорелось на юге провинции. Только к лету её население смогло ощутить радости мирной жизни.
Первая небольшая рубленая крепость не могла обеспечить защиты растущего населения Челябы. В период времени с 1755 по 1761 год она была разобрана. В новой крепости деревянный заплот представлял собой сплошную стену из врытых в землю массивных брёвен. В трёх башнях имелись ворота, открывающие дороги на Оренбург, Казань и Сибирь. Поэтому за крепостными воротами и утвердились соответствующие этим направлениям названия. Город, расположенный уже на обеих сторонах реки Миасс, был обнесён рогатками и надолбами. Но и вторая крепость послужила Челябе недолго. После драматических событий, связанных с участием жителей крепости в восстании, она простояла ещё четверть века. В 1800 году заплот был продан жителям города на дрова. 1781 год завершает историю Челябы, начатую с августа 1737 года, когда она являлась центром огромной Исетской провинции. С этого времени Челябинск стал центром уезда, а в 1787 году он официально обрёл статус города.