Během Pugačovova povstání (1773–1775) se stal Jekatěrinburg důležitou protipovstaleckou baštou. Místní vojenská posádka provedla nejedno úspěšné tažení proti Pugačovovým přívržencům a úspěšně zabránila pokusu o obležení samotného města. Jekatěrinburgská pevnost byla v této době modernizována a rozšířena.