Перед началом Крестьянской войны (1773—1775 годы) под предводительством Е. И. Пугачева на одиннадцати заводах компании Твердышева работали, кроме собственных крепостных, еще 3000 человек наемных.

В ходе Крестьянской войны 68 заводов, то есть почти половина всех существующих в то время заводов Урала, были охвачены освободительным движением, причем 31 завод был разрушен, а 37 повреждено и разграблено.

У Твердышевых и Мясникова разрушили 11 заводов. Важнейшие события Крестьянской войны коснулись именно тех мест, где находились их заводы, а заводские крестьяне выступили заодно с башкирскими повстанческими отрядами.

До начала восстания численность работающих на Усть-Катавском заводе составляла 387 человек. Волнения начались значительно раньше прихода туда пугачевцев.

Еще 2 ноября 1773 года в Уфимской провинциальной канцелярии допрашивалась группа крестьян Усть-Катавского завода, обвинявшихся в распространении слухов о Пугачеве. Причем схватили их в тот момент, когда они собирались уйти с завода под Оренбург. Наиболее активный из них, Иван Киселев, побывал на Воскресенском заводе извернулся с Указом Пугачева. Молотовый мастер Иван Войков, крестьяне Мохов и Афанасьев рекомендовали захватить приказчика, забрать завод в свои руки и действовать. Но многие советовали дождаться вестей из-под Оренбурга.

В конце 1773 года военная коллегия Пугачева назначила полковника Ивана Никифоровича Грязнова руководителем восстания в Исетской провинции. По дороге к назначенному месту Грязнов создал вооруженный отряд, который беспрепятственно занял Усть-Катавский завод. Рабочие и крестьяне сами открыли ворота повстанцам. Грязнов разослал по заводам своих «разгласителей», которые склоняли крестьян служить «Петру III», как Пугачев именовал себя.

В первый период Крестьянской войны восставшие использовали заводы как производственную базу для изготовления пушек и другого оружия, а также как источник снабжения своего войска провиантом. Заводы, как правило, не разрушались.

Весной 1774 года, когда карательные отряды стали теснить войска Пугачева, восставшие изменили отношение к заводам.

Не пережив грозных событий Крестьянской войны, глава компании И. Б. Твердышев умер в 1773 году. Всем заводским хозяйством теперь ведал его брат Я. Б. Твердышев совместно с И. С. Мясниковым. 5 июня Твердышев подал прошение оренбургскому губернатору с просьбой спасти от угрозы разрушения Юрюзанский, Катавский, Воскресенский и Усть-Катавский заводы. Он приложил записку о выгодах сохранения заводов как опорных пунктов для воинских команд, усмиряющих волнения в Башкирии.

Завод после отступления Пугачевских отрядов служил базой Михельсону, отряд которого набирал здесь силы после сражений и погонь за повстанцами.

С отходом повстанцев к Кунгуру ставка Пугачева приняла решение уничтожить все Катавские заводы. В мае 1774 года Катав-Ивановский завод был блокирован отрядом Юлая Азналина. Однако заводским приказчику и священнику удалось организовать сопротивление повстанцам, посеяв национальную вражду и запугав рабочих заводов и крестьян рассказами о «зверствах» башкир. Недоброжелательство крестьян объяснялось еще и тем, что завод и окружающие его деревни были единственным средством их существования. Завод был хорошо укреплен. Он имел несколько пушек, запас ружей. К тому же сюда было доставлено 5 пудов пороха для пушек.

Юлай Азналин и Салават Юлаев подготовили обращение к русским крестьянам: «Когда ваши люди попадают к нам, мы их не убиваем, а отпускаем невредимыми. А когда наш человек попадает к вам, вы его держите в заключении, а иных якобы вы убиваете. Если бы у нас был злой умысел, коли того пожелает бог, мы можем убивать больше вашего. Но мы не трогаем ваших, ибо мы не питаем к ним зла».

Письмо отправили на Катавский завод с одним из устькатавских крестьян, задержанных повстанцами специально для выполнения этого поручения.

Однако взять Катав-Ивановский завод повстанцам так и не удалось. За время его осады погибло 132 работника. Сладить с Усть-Катавским заводом повстанцам было проще. Работники его сопротивления не оказывали.

В июне 1774 года отряд Юлая, состоящий из башкир, мишар и чувашей, при поддержке части заводских крестьян захватил Усть-Катавский завод. Выполняя Указ Пугачева, повстанцы сожгли заводские строения и также деревни Орловку, Аратскую, Ломовку и Ерал. Часть их жителей отправили в Кунгурский уезд. Многие же жители сожженного Усть-Катава позже отступили вместе с отрядом Салавата. После того, как он был схвачен и осужден, Оренбургская судебная палата, боясь народного гнева, не разрешила водить осужденного по Усть-Катавской крепости и бить его там кнутом.