鸦片战争前，上海的热处理工艺比较简单，主要用于锄、镰等农具和刀、矛等兵器的制造。鸦片战争后，热处理工艺开始应用于近代工业，江南制造总局是上海最早应用热处理的工厂。以后，又出现了一些以热处理为主要业务的淬火社。到本世纪20年代，热处理仍只有简单的淬火、退火等。设备仅有以煤为燃料的加热炉。操作工序是将工件直接置于煤炉内加热烧红，然后将其迅速放入冷水或盐水中冷却。民国14年（1925年），上海薛华机器厂（现上海机械刀片厂）设立了热处理小组。民国22年，大隆机器厂设立了热处理小组，有加热坩锅炉2台，操作人员2人。后来，一些留洋回国的人带来了国外的先进工艺和设备，促进了上海热处理工艺的发展。到40年代，固体渗碳盐浴淬火已逐步得到应用。民国31年，日商开办的长江铁工厂（现上海工具厂）有5台热处理设备，其中2台是15千瓦和30千瓦外热式坩锅炉，2台是15千瓦和45千瓦电热箱式炉。到解放前夕，上海机器制造业中设立热处理小组的工厂仅有4家。
解放后，随着机器制造工业的发展，热处理也得到重视和扶持。从50年代起，开始引进苏联热处理设备和技术。1953年，海龙化学机器淬火厂（现上海淬火厂）成立，这是上海第一家热处理专业厂。1954年11月，新业电子机械厂（现上海电炉厂）测绘仿制了美国GE公司的电炉和苏联的H—15、H—30等箱式电炉。1956年，上海热处理厂（原名上海机械厂）成立。1959年，松江电机厂（现上海实验电炉厂）开始生产小型热处理电炉。到1960年，上海设立热处理小组或工段的厂家有上海工具厂、上海机床厂、上海汽轮机厂和上海柴油机厂等39家。同年3月，上海热处理厂研制成功了以木炭粉为主要原料的“603”无毒渗碳剂，用于液体渗碳，属国内首创，并取代进口产品。以后，上海电炉厂制造出中国第一台可控气氛多用炉。
70年代，开发的热处理新工艺有气体氮碳共渗、可控渗氮、渗金属、真空热处理、物理气相沉积氮化钛和碳化钛、激光表面硬化等。上海工具厂研制的埋入式盐浴炉，上海淬火厂与浙江大学共同研制的60千瓦可控气氛多用炉，均属国内首创。1981年，上海机电工业开始引进瑞士、联邦德国和美国等国家的热处理设备和技术，当时全市有热处理厂点731家。至1990年，上海热处理厂点发展到1003家，分属于9个工业局和10个郊县乡镇工业局。从事热处理的职工总数11000余人。各种热处理设备达7000余台套，其中加热设备6000余台套，总装机容量26.5万千瓦。厂房占地面积26万平方米，年热处理总重量为40万吨左右。上海机电工业管理局所属热处理厂点有180家，占全市的16.7%，其中有2个专业厂（上海热处理厂和上海淬火厂），占全市专业厂的66.7%，从事热处理职工人数4522人，占全市热处理职工的36%。建筑面积为10.36万平方米，占全市的40%。主要加热设备2324台套，装机容量12.6万千瓦。还有1个工艺所和2个热处理设备制造厂（上海电炉厂和上海实验电炉厂）。此外，还有一批具有国际先进水平的热处理车间，如上海重型机器厂有轨高30米，宽30米，配有150吨淬火行车的远东最大热处理车间。