История города начинается в далёком XVIII веке. В соответствии с указом Сената от 20 октября 1757 года на реке Вотка началось строительство железоделательного завода. В 1837—1848 годы горным начальником Камско-Воткинских заводов был подполковник корпуса горных инженеров И. П. Чайковский, отец будущего композитора.
В последующие годы получили развитие машиностроение, мостостроение. Завод выполнял также индивидуальные заказы. В 1857 году здесь изготовлен шпиль Петропавловской крепости для города Санкт-Петербурга высотой 48,5 м, весом свыше 3500 пудов. Кровельный материал для Царскосельского дворца (город Пушкин Ленинградской области) также с воткинским клеймом.
Также как и ижевский завод, воткинский начался с рытья котлована пруда и постройки заводской плотины. Пруд создан в 1759 году на реке Вотка для производственных нужд железоделательного завода. Площадь поверхности воды 18,8 квадратных километра. Водоем имеет вытянутую форму – в длину достигает 13 км, максимальная ширина — 2 км, а глубина 15 м.
На берегу городского пруда в бывшем доме начальника Камско-Воткинского завода находится Музей-усадьба П. И. Чайковского. В Воткинске он провёл детские годы (1840—1848), получил классическое домашнее образование. Напротив музея-усадьбы на берегу пруда в 1990 году установлен памятник знаменитому уроженцу города.
Прогулка на катере по Воткинскому пруду, одному из самых больших рукотворных водоёмов в Европе, знакомство с его обитателями (например, чабак, как гласит местная легенда, это самая большая рыба) запомнится надолго.
Интересны автобусно-пешеходные экскурсии по православным храмам Воткинска. Предполагается посещение Благовещенского собора первой половины XIX века, одного из крупнейших на Урале, его прихожанами являлась семья Чайковских, в нём был крещён П. И. Чайковский; Преображенской церкви (1819) и Нагорного кладбища — уникального некрополя, первые захоронения которого относятся к началу XIX века; Пантелеймоновской церкви (1895), в основании алтаря которой заложена частица мощей Святого целителя Пантелеймона; посетите «Ключик Целителя» у церкви; увидите Богадельню Созыкина — памятник архитектуры сначала XX века, построенного по проекту известного вятского архитектора И. А. Чарушина.