Gedurende die Middeleeue het Basjkiriese stamme die suidelike streek van die Oeralgebergte bewoon. Hulle was deel van die Goue Horde, Nogai-horde en kleiner Basjkiriese groepe. Die Tsaredom Rusland het die gebied in die laat 16de eeu beset. Die Russiese kolonisasie van die streek het egter eers in die 18de eeu begin, met die vestiging van ’n stelsel forte en handelsposte in 1734 aan wat toe die Russiese grens was. Baie stede in die oblast, ook Tsjeljabinsk self, kan hulle geskiedenis na hierdie forte terugspeur.
In 1743 het die Tsjeljabinsk-fort die middelpunt geword van die Iset-provinsie, ’n deel van die Orenburg-goewernaat. Van die 1750's tot 1770's het nywerhede in die suidelike Oeral hulle verskyning begin maak. Nadat die streek herstel het van die Poegatsjof-rebellie van 1773-1775, het die gebied van die hedendaagse oblast meer mense uit die Europese deel van Rusland gelok. Teen die middel 19de eeu was Tsjeljabinsk ’n groot handelsentrum in die Oeral, en ná die bou van die Transsiberiese Spoorlyn in die 1890's het dit ’n belangrike vervoersentrum geword wat Siberië met die res van die Russiese Ryk verbind het.
In die 1930's het die streek se ekonomie en nywerheidsbedryf aansienlik gegroei toe dit ’n sleutelfokuspunt van die eerste Sowjetse vyfjaarplan geword het.
Op 15 Februarie 2013 het ’n meteoroïde van 10 000 ton die Aarde se atmosfeer oor Rusland binnegedring. Dit het oor die suidelike Oeralstreek beweeg en bo Tsjeljabinsk-oblast ontplof. Sowat 1 500 mense is na berig word beseer, baie deur glas wat deur ’n skokgolf uit vensters geskiet is. Tot 3 000 geboue in ses stede dwarsoor die oblast is beskadig. Die ontploffing was so groot dat dit helder oordag skadu's op die grond gegooi het.