О значительных запасах железной руды горы Магнитной было известно ещё с XVIII века, но они не разрабатывались, во многом из-за того, что вблизи не было крупных лесных массивов (в то время в качестве топлива в металлургии использовался древесный уголь). Освоение залежей Магнитки стало возможным после начала разработки качественных коксующихся углей Кузбасса. Проектирование нового металлургического комбината началось в мае 1925 года, в декабре 1928 года проект, разработанный институтом УралГипромез, был официально утвержден, и в марте 1929 года на строительную площадку прибыли первые строители. Первым директором Магнитостроя был назначен С. М. Зеленцов. Серьёзный импульс стройке придало строительство железнодорожной линии от станции Карталы, завершившееся к середине 1929 года. На стройку съезжались тысячи людей со всего Советского Союза, активно привлекались зарубежные специалисты, в первую очередь американские. В августе 1929 года началась разработка рудных залежей горы Магнитной (руда первоначально поставлялась на другие металлургические предприятия Урала).

31 января 1932 года была запущена первая доменная печь комбината, летом того же года дала чугун вторая домна, ещё через год домны 3 и 4, четыре мартеновские печи. В августе 1934 года был введён в действие первый сортовой прокатный стан «500». Строительство металлургического комбината в целом было осуществлено в рекордно короткие сроки (первоначально окончание строительства было намечено к 1 января 1934 года). При этом работы осуществлялись во многом вручную, в крайне тяжёлых условиях. Комбинат получил имя Генерального секретаря ЦК ВКП(б) И. В. Сталина. В годы Великой Отечественной войны комбинат, первоначально ориентированный на выпуск «гражданских» сортов металла, освоил выпуск броневой стали, а также прокатку броневого листа. В конце 1942 года вступила в строй домна 5, крупнейшая в СССР.

После окончания войны ММК продолжал непрерывно развиваться. Строились новые доменные и мартеновские печи, коксовые батареи, прокатные цеха, совершенствовались технологии. Был освоен выпуск лужёной жести, тончайшей холоднокатаной листовой стали, углеродистой ленты. К середине 1970-х годов годовой объём производства достигал 15 млн тонн стали и 12 млн тонн готового проката. В 1982 году был построен и пущен в эксплуатацию цех углеродистой ленты. В 1990 году было запущено производство стали кислородно-конвертерным методом. В 1992 году Магнитогорский металлургический комбинат был акционирован. К 1996 году объём производства упал до 5,8 млн тонн в год. Производство стало всё в большей степени ориентироваться на экспорт (в некоторые годы доля экспорта в общем объёме выпуска достигала 70 %). Тем не менее продолжался переход на конвертерный метод производства стали, а также реконструкция действующего производства. Результатом внедрения экологичных технологий, а также сокращения выпуска стало улучшение экологической ситуации в Магнитогорске. В 2008 году объём производства стали на комбинате составил 12 млн т. В середине 2009 года был введён в эксплуатацию прокатный стан (производительность составит около 1,5 млн тонн/год, в том числе порядка 0,3 млн тонн/год термически обработанного листа (продукция стана является сырьём для производства труб большого диаметра). Инвестиции в проект составили 39,7 млрд руб.

Инвестиционная программа Магнитогорского металлургического комбината рассчитана на семь лет начиная с 2007 года и предусматривает инвестиции в объеме более $5 млрд. Среди основных направлений развития: строительство новых агрегатов горячего оцинкования и полимерных покрытий; строительство конвертера мощностью 2 млн т, новой коксовой батареи; строительство нового универсального прокатного стана холодной прокатки для производства высококачественного автолиста (мощностью около 2 млн т листа в год) и подката для проката с покрытиями (ввод в эксплуатацию ориентировочно в конце 2011 года, ожидаемая стоимость проекта 46 млрд руб.); строительство в Петербурге (в Колпино) завода по производству штампованных деталей мощностью около т штампованных деталей в год (ориентировочная стоимость около $100 млн). В связи с разразившимся в конце 2008 года финансовым кризисом реализация инвестиционных проектов ОАО ММК была отложена на неопределённый срок. Исключение составили проекты строительства стана-5000 и стана-2000.

Комбинат представляет собой металлургический комплекс с полным производственным циклом, начиная с подготовки железорудного сырья и заканчивая глубокой переработкой черных металлов. Общая площадь комбината составляет 11834,9 га. Сырьевая база обеспечивается рудником в городе Бакале, а также (в перспективе) разработкой Приоскольского железорудного месторождения. По сравнению с основными российскими конкурентами («Евраз», «Северсталь», НЛМК, «Мечел»), ММК слабо обеспечен основным сырьём собственного производства: железорудное сырьё покупается в основном в Казахстане (ССГОПО), коксующиеся угли в том числе у группы «Мечел». С целью развития собственной сырьевой базы, в 2006 году за 630 млн рублей была приобретена лицензия на разработку Приоскольского месторождения (Белгородская область). Планы по строительству горно-обогатительного комбината и освоению месторождения (проект общей стоимостью более 3 млрд долларов) были перенесены на неопределенное время в конце 2008 года из-за нехватки финансовых ресурсов в результате падения спроса и цен на сталь.