До начала XX века происходили незначительные изменения в структуре Кушвинского завода, связанные с заменой старых или строительством новых объектов. Но к началу ХX века ввиду того, что производство одного чугуна становится нерентабельным, возникла необходимость более крупных изменений на заводе. Управление Гороблагодатского округа сделало предложение руководству Кушвинского завода о строительстве на нем мартеновских печей, позволяющих варить сталь из чугуна.
В начале XX века, в 1906 году, усилиями выдающегося горного инженера Александра Николаевича Кузнецова и рабочих завода рядом с доменным цехом была возведена мартеновская фабрика.
Здание, построенное в 1906 году, за свою историю имело три реконструкции:
3 марта 1906 года начала действовать мартеновская печь № 1;
3 апреля 1913 года – печь № 2 для выпуска артиллерийской стали;
Третья очередь строительства была закончена в 1917 году.
В законченном виде мартеновская фабрика представляла собой здание длиной 103 м, шириной 34 м и высотой 15 м, причем по длине это здание было разделено средними колоннами на два пролета: печной с одной мартеновской печью и литейный с литейной канавой. Оба пролета совершенно одинаковы по величине были перекрыты особой двухскатной крышей. На уровне рабочей площадки и в углах здания мартеновской фабрики были размещены две комнаты для канцелярии и рабочих.
Здание имело интересное архитектурно-композиционное решение, оно было выполнено из красного кирпича с металлическим каркасом. Колонны выделялись в виде ажурных пилястр. По всему периметру стен располагались два ряда оконных проемов с полуциркульными арками. Карниз здания был украшен узором из кирпичной кладки. Карнизы, наличники, пилястры - были окрашены известью. 7 мая 1977 года мартеновская фабрика была закрыта. За 71 год ее деятельности здесь было выплавлено 5 млн. 843 тыс. 846 тонн стали.
Здание фабрики являлось памятником промышленной архитектуры и вошло во все каталоги мирового индустриального наследия. Оно сохранялось в почти неизменном состоянии вплоть до начала XXI века. Сотрудниками музея, разрабатывались различные проекты сохранения этого исторического наследия в Кушве. Так, например, в 1998 году был подготовлен проект создания в Кушве индустриально-ландшафтного «Гороблагодатского горнозаводского парка», проект музейного комплекса «Седая Благодать». В 1999 году директор Нижне-Тагильского Музея-заповедника Семенов И.Г. написал обращение «о включении индустриального комплекса казенного Кушвинского металлургического завода в «Список Всемирного Наследия» ЮНЕСКО. Существовала также идея создания туристического маршрута «Железный пояс Урала», одним из пунктов которого являлся город Кушва. Однако этим проектам не суждено было осуществиться. В руинированом состоянии она просуществовала еще почти 30 лет, и в 2017 году здание мартеновской фабрики было снесено.
