莱芜在中国古代冶铁史上的地位举足轻重，是中国古代的冶炼中心和现代的绿色钢城。安作璋在《古代的山东》一文中认为，“北宋时，莱芜铁冶规模更加扩大，与江苏利国监同为京东路两大冶铁中心”。百卷本《中国全史》第十二卷记载，宋代“徐州的利国监、兖州的莱芜监则是当时著名的冶铁地”。毛汉英《人地系统与区域持续发展研究》认为“莱芜监是全国驰名的冶铁中心之一”。葛金芳《宋辽夏金经济研析》中认为，莱芜不仅仅在宋代是冶铁中心，“这里自汉代以来就是冶铁中心之一”。莱芜古代经济以农业为主，发达的冶铁业对地方经济和社会发展也产生了较大的推动作用。嬴、牟、莱三支文化源头以及主要归属地齐国对莱芜先秦冶炼产生了深刻影响。
一、先秦铜铁冶炼的兴起
莱芜区古代为东夷中的莱夷、牟夷及鸟夷的嬴族人居住区。在东夷少昊时期，也即大汶口文化中晚期至龙山文化时期（前3500~前2300年），莱芜境内就有人类活动踪迹。五帝之一的少昊，为东夷领袖，因降生于嬴(亦作“瀛”)汶水而姓嬴。少昊发明候鸟纪历，其叔该，又名蓐收，为金正（五行官之一）。少昊次子般(pán)发明弓。莱夷选育并种植小麦，牟夷则选育并种植大麦，驯化耕牛，发明箭矢。上述发明和职官设置为原始农业狩猎和金属冶炼奠定了基础。东夷人的部落首领之一、齐地奉祀的兵主（军队主帅）蚩尤，曾“于宇少昊，以临四方”，并铸刀造戟，首将铜兵器用于战争。东夷少昊时期，“汶阳遗址”“边王许遗址”“嘶马河遗址”留下了嬴牟夷人的遗迹。当时汶河流域人口比较集中，生产水平较高，烧陶制器技术已经十分成熟。成熟的烧陶技术使境内较早开始冶炼活动。唐虞时期（前2300-前2071年)，嬴为东夷族鸟夷首领伯翳的受姓地与食邑。齐地已能利用铜锌共生矿冶炼黄铜，考古发现的一些小型铜制工具，说明此时已进入铜石并用时期。
禹夏王朝（前2070-前1600年)时，东夷中嬴、牟、莱各部族属九州之中的青州。齐地在青铜冶炼方面前进了一大步，已进入青铜时代。泰山一带的莱芜所产的铅（考古学家考证为锡）曾作为贡品。《尚书·禹贡》记载：“海岱惟青州：嵎夷既略，潍淄其道。厥土白坟，海滨广斥。厥田惟上下，厥赋中上。厥贡盐，海物惟错。岱畎丝枲，铅松怪石。莱夷作牧，厥篚丝，浮于汶，达于济。”明代《岱史·物产志》称：“五金（金、银、铜、铁、锡）出莱芜。”明《泰山志》亦载：“五金出莱芜黄山（今城南小北冶村黄石山），又曰八宝山，是为岱东支麓。”清顾炎武《肇域志·山东兖州府》：“莱芜县……民居强半山岩，往岁资生五金，故有‘八宝’之称。”殷商王朝（前1600-前1046年），莱国被封为诸侯国，牟国建立，嬴因随商灭夏有功而得封国。齐地青铜冶炼有了更大发展，冶炼工艺已达到由纯铜、锡、铅按一定配比来冶炼青铜，铜器制作体现出很高的水平。1982年,莱芜区羊里街道城子县村冶铸遗址,出土了一批商代青铜斝、鼎、爵等器具，铸造非常精美，是迄今为止境内出土的最早的青铜器。吕祖洞，又名绿矿洞，位于莱芜区口镇街道北江水村西的玉皇顶山。1988年4月，此处发现一处铜矿遗址——吕祖洞遗址，有大小不等的铜矿洞坑16个，洞壁采掘面多绿痕。此处遗址被专家考证为商末至汉代采矿遗址。
1983年4月发现的莱芜区苗山镇西杓山村遗址为商周文化遗址。有石器、青铜器、陶片等，青铜器主要是兵器、铜戈、铜剑、铜箭镞。《齐鲁文化大辞典》载：“长勺，古地名。春秋鲁地。因商移民长勺氏居此而得名。故址在今莱芜东北。”长勺氏为商朝遗民，精通青铜器铸造技术，以铸造青铜酒器、青铜长勺为业，而居长久之地，称为长勺。上述遗址说明，至迟在商代，莱芜已经开始铸造青铜器，而且技术精湛。因此，莱芜有遗迹遗物可考的冶炼历史至少已经有3000多年。
西周（前1046-前771年）初年，周公长子伯禽，受封于鲁国，分到“殷民六族”，即条氏、徐氏、萧氏、索氏、长勺氏、尾勺氏。境内长勺氏生产兵器、农具、盛酒具和饮酒具等青铜器具。境内牟国为鲁国的附属国，莱国受到齐国挤压及多次征伐，嬴国降国为邑，为齐邑。齐地青铜生产规模扩大，继续发展。
青铜器的使用促进了生产力发展，但铜矿资源有限，青铜器很难得到广泛推广及大量使用。铜铁矿常常伴生，随着冶炼炉温的不断提高，人们在冶铜的过程中发明了冶铁技术。西周末，开始人工冶铁，齐国已有铸铁。考古发现有这个时期的少量铁器。
莱芜在春秋时为牟子国及齐嬴邑、平州邑地。春秋时期（前770~前476年)中国发明冶铁技术。齐国冶炼业十分发达，影响并促进了莱芜冶铁业的发展。境内先后在大王庄镇东风炉村、方下街道孙封丘村发现了春秋时期的冶铁遗址，这些遗址表明，在春秋时期莱芜冶铁技术已经达到了较高的水平，并形成了一定的生产规模。
齐桓公时（前685~前643年)，齐国总结出了根据矿苗找铜铁矿的成熟经验。此时青铜铸造技术已十分成熟，冶铁尚处于早期阶段。春秋中期，齐国冶铁有进一步发展。
周灵王四年（前568年），齐灵公派晏弱（齐国名相晏婴之父)攻打莱国，前567年，莱都被攻破。莱共工浮柔奔向堂邑，即今平度市东南唐田乡。今平度市灰埠潘家村发现界山墓，内有鼎、壶、镜、剑等青铜器。有的刻有“平度”“子莱”等铭文。据齐灵公十六年铸造的“叔夷钟”记载，仅叔夷（即晏弱）一人就得到齐灵公赏赐的两座都邑和“莱仆三百五十家”以及“造铁徒四千”。足见齐国冶铁规模之大。
鲁襄公十八年（前555年），赐孟庄子成地，“成”为孟孙氏封邑。春秋时为鲁国成邑。位置在今泰安市宁阳县东北边。鲁哀公十四年（前481年)，公孙宿任成邑宰，同成人无法忍受孟孺子的打击而降齐，齐国陈成子把成邑归还给鲁国，公孙宿带兵甲与成人携带珍贵物品迁居到今莱芜的齐国嬴城，被齐国封在今莱城之南、宫山之阴的齐鲁边界上，位于今莱芜高庄街道和牛泉镇一带。这一带的嬴汶河发现了成人的窖藏和墓葬。1975年，牛泉镇东牛泉村曾一次出土窖藏青铜兵器达70余件，其中有鎏金雀虎纹戈，米山编著的《岱庙珍藏》将其确定为春秋兵器。雀虎纹戈的手纹、太阳纹、虎纹、云雷纹精致而有神韵，鎏金技术相当成熟，雀虎纹戈为国家一级文物。2005年，人们在高庄街道的坡草洼南砖瓦厂的墓群中挖到青铜器，其中一件青铜戈铭文为“成散戈”，说明这些青铜器应是成人使用的兵器。成人有着较高的冶炼铸造青铜兵器的技术，所铸成散戈铭文规范。
丰丘，即平州地，春秋末成为齐国陈氏封地。20世纪80年代，在今莱芜区牛泉镇上峪村出土“丰丘造”铭文戈，今收藏于济南市莱芜博物馆。
战国时期（前475-前221年），牟国被楚国所灭，嬴邑仍为齐邑。战国初期，齐地冶铁技术有了新发展，已采用鼓风竖炉炼铁。战国中期以后，齐地冶铁进入发展阶段，铁农具数量上升，使用铁范铸造，提高了铸造效率。从生铁冶炼，到铁范铸造，再经柔化处理，整套工序已很成熟，从而步入铁器时代，铁器取代铜器成为主要生产工具。铁器的广泛使用，推动了农耕技术的进步。临淄齐故城已发现此期冶铁作坊6处，最大面积达40多万平方米。莱芜东风炉遗址为同期冶铁遗址，独路木炭窖为同期木炭窖。