Трижды орденоносный Златоустовский машиностроительный завод основан в 1939 году как предприятие, специализирующееся на производстве стрелкового оружия.

С 1968 года начался выпуск бытовых электроплит «Мечта». В 1974 году электроплита «Мечта» стала первой на заводе продукцией, удостоенной Государственного Знака качества.

С 90-х годов АО «Златмаш» производит медицинское оборудование для родильных отделений и реанимационных отделений и крано-манипуляторные установки «Синегорец» со сменным навесным оборудованием.

В 2000-е годы велись работы по новой модификации ракеты третьего поколения РСМ-54 «Синева». 9 июля 2007 года она была принята на вооружение. В 2008 году завод приступил к изготовлению транспортно-заряжающих машин для зенитно-ракетного комплекса «Печора-2М», крано-манипуляторных установок к зенитному пушечно-ракетному комплексу «Панцирь-С1». В октябре 2008 года начато производство алюминиевых радиаторов отопления «Термал».

В 2009 году завод приступил к изготовлению опорно-поворотных устройств для телескопов, которые являются составной частью мощного оптико-электронного комплекса для контроля космического пространства. 21 марта 2014 года открыто новое производство по выпуску алюминиевого экструзионного профиля под брендом «Златпроф».