Jedną z najważniejszych gałęzi przemysłu jest przemysł metalurgiczny. Do działalności przemysłu metalurgicznego zaliczane jest:
- wydobywanie rud metali (chociaż nie zawsze, zdarza się, że jako przemysł metalurgiczny rozumiemy tylko przerób tych rud),
- ich wstępna obróbka (gł. wzbogacanie rud),
- uzyskania z rud czystego metalu oraz stopów metali (zajmuje się tym hutnictwo) poprzez spiekanie i wytop (obróbkę cieplną - pirometalurgię), ługowanie rud (hydrometalurgia) i elektrolizę stopionych rud metali – elektrometalurgię (m.in. pozyskiwanie aluminium i rafinacja, czyli oczyszczanie miedzi), współcześnie coraz większe znaczenie w produkcji metali ma przetapianie złomu,
- obróbka cieplna (odlewnie), plastyczna (kuźnie, walcownie) i obróbka skrawaniem w celu uzyskania produktów hutniczych o różnym kształcie i grubości.
Wydobycie i wytop metali znane były na długo przed rewolucją przemysłową, już w czasach przedhistorycznych (7-8 tys. lat temu). Wytop metali prowadzono aż do XVIII w. w zakładach o charakterze manufaktur.
Od dominującego w danym okresie w produkcji narzędzi metalu/stopu metalów pochodzą nazwy etapów rozwoju cywilizacji technicznej człowieka (epoka brązu, epoka żelaza).
Produkty przemysłu metalurgiczny są zazwyczaj tylko surowcem dla przemysłów: metalowego i maszynowego oraz niektórych działów przemysłu elektrotechnicznego.
Wielkość produkcji metali i ich stopów – stali, miedzi rafinowanej i aluminium była jeszcze kilkadziesiąt lat temu traktowana jako wskaźnik rozwoju przemysłu a nawet całej gospodarki poszczególnych państw. Współcześnie hutnictwo nie jest już zaliczane do przemysłów nowoczesnych ale do przemysłów tradycyjnych. Niemniej jednak metale są w dalszym ciągu surowcami niezbędnymi dla innych gałęzi przemysłu i budownictwa. Z tej racji zapotrzebowanie na nie na rynkach światowych jest też wskaźnikiem stanu gospodarki – w trakcie boomu gospodarczego wzrasta popyt na maszyny oraz materiały konstrukcyjne w budownictwie, co skutkuje też wzrostem popytu na metale.
Wyróżnia się dwa podstawowe działy przemysłu metalurgicznego:
- górnictwo i hutnictwo żelaza i stali,
- górnictwo i hutnictwo metali nieżelaznych.
W przeszłości (w Starożytności i wcześniej) do wytopu żelaza stosowano dymarki (otrzymywano łupki o gąbczastej strukturze, które trzeba było przekuć, by oczyścić je z żużla). Od XV-XVI w. (w Chinach dużo wcześniej) zaczęto w wytopie żelaza i stali stosować technikę wielkopiecową. Do pieca szybowego o wysokości kilkudziesięciu metrów (wielki piec) z góry umieszczane są: ruda żelaza, paliwo (dawniej węgiel drzewny, od XIX wieku produkowany z węgla kamiennego koks) i topniki (ułatwiające oddzielenie zanieczyszczeń). Koks pełni też funkcję reduktora tlenków żelaza (rudy). Efektem wytopu rudy w temperaturze 1800°C uzyskiwanym spływającym otworami spustowymi jest surówka, czyli stop żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem i siarką. Wielki piec pracuje w systemie pracy ciągłej (do wygaszenia pieca upływa kilka lat). Jego wydajność wynosi kilka tysięcy ton surówki.
Surówka powtórnie przetopiona z dodatkiem złomu (zazwyczaj) nazywana jest żeliwem lub żelazem lanym (o zawartości węgla 2,1-4,3% w stopie).
Dużo bardziej poszukiwanym – twardszym, bardziej elastycznym i wytrzymałym materiałem uzyskiwanym z surówki żelaznej jest stal – stop żelaza z węglem, o zawartości węgla w stopie niższej niż 2,1%. Uzyskuje się ją utleniając zanieczyszczenia w surówce żelaznej (w tym węgiel) w procesie świeżenia. Od XIX w. po opracowaniu przez H. Bessemera metody konwertorowej produkcja stali stała się tańsza, dzięki czemu stal stała się powszechnie stosowanym surowcem konstrukcyjnym. Na początku XX wieku opracowano technologie wytopu stali nierdzewnych. Współcześnie w hutnictwie stali w krajach wysoko rozwiniętych często stosuje się elektryczne piece łukowe przetapiające złom na stal.
W roku 2011 na świecie wyprodukowano ponad 1,5 mld ton surowej stali (na początku XX wieku tylko 28 mln ton, zaś pod koniec ok. 780 mln ton). Najwięcej stali – 684 mln ton, czyli ok. 45% produkcji światowej – wyprodukowano w Chinach. Do czołowych producentów stali surowej na świcie należą też: Japonia, USA, Indie, Rosja i Korea Południowa i Niemcy (o lokalizacji zakładów tego przemysłu decyduje więc współcześnie raczej lokalizacja rynków zbytu niż bazy surowcowej). Największą firmą produkującą stal jest ArcelorMittal, powstałą w 2006 roku przez przejęcie zachodnioeuropejskiego producenta Arcelor przez indyjską grupę Mittal (ok. 10% światowej produkcji stali oraz 70% produkcji stali w Polsce).
Spośród metali nieżelaznych najwięcej produkuje się: aluminium – 36,9 mln ton (z tego 35% w Chinach, 10% w Rosji, 8,2% w Kanadzie, 5,3% w Australii, 4,7% w USA), miedzi – 19.1 mln ton (w tym prawie 25% w Chinach, 17% w Chile, 8% w Japonii, 5,7% w USA i 4,6% w Rosji), cynku – 11,3 mln ton (z tego 38% w Chinach, 6,6% w Republice Korei, 6,1% w Kanadzie, 5,3% w Indiach, 4,8% w Japonii) oraz ołowiu – 8 mln ton (w tym 37% w Chinach, 15,5% w USA, 4,8% w Niemczech, 3,3% w Wielkiej Brytanii i 3,2% w Japonii).
Jak widać, lokalizacja hut aluminium nawiązuje do położenia rynków zbytu (ponadto huty lokowane są w krajach dysponujących dużą ilością taniej energii elektrycznej, gdyż pozyskiwanie aluminium metodą elektrolityczną jest bardzo energochłonne). Z kolei lokalizacja hut miedzi, cynku i ołowiu nawiązuje zarówno do położenia bazy surowcowej (np. Chile – duży producent zarówno rud miedzi, jak i miedzi rafinowanej), jak i do położenia rynków zbytu (np. Japonia i Niemcy).
Hutnictwo niektórych metali nieżelaznych (zwłaszcza miedzi, cyny, ołowiu i metali szlachetnych) wyprzedziło w czasie hutnictwo żelaza. Dużo później rozwinęło się hutnictwo cynku (XVIII w.) i aluminium (w XIX w.).
W hutnictwie metali nieżelaznych obok wytopu (np. ołowiu) powszechnie wykorzystuje się dziś metodę elektrolityczną. Powszechnie stosuje się ją w produkcji aluminium i cynku oraz rafinacji (oczyszczaniu) miedzi i ołowiu. W metodzie tej przez elektrolit (roztwór związku zawierającego pozyskiwany lub oczyszczany metalu) przepływa prąd elektryczny dostarczany przez anodę (jedna z elektrod) i odbierany przez katodę. W hutnictwie aluminium przez elektrolit z rozpuszczonym tlenkiem glinu przepływa prąd o natężeniu setek tysięcy amperów dostarczany przez anodę grafitową; powstające płynne aluminium opada na dno wanny elektrolitycznej. W rafinacji miedzi, oraz cynku i ołowiu zanieczyszczony metal stanowi anodę, zaś czysty (rafinowany) metal wydziela się z elektrolitu na katodzie.
Hutnictwo metali (zwłaszcza nieżelaznych) jest źródłem wielu niebezpiecznych zanieczyszczeń powietrza:
- dwutlenku siarki – SO2 pochodzącego z rud siarczkowych,
- tlenków azotu tworzących się przez syntezę azotu i tlenu z powietrza w procesach wysokotemperaturowych np. w piecach martenowskich
oraz pyłów zawierających toksyczne metale (np. ołów i kadm).