上海热处理厂有限公司前身是“上海机械厂”，由“立生铁工厂”和“大同铁工厂”于1956年8月合并而成。从1959年起，公司专营热处理对外加工协作服务。1966年，公司正式改名为“上海热处理厂”，为原机械工业部重点企业、中国热处理工艺样板企业，是中国目前成立最早、规模最大的商业热处理公司。1989年公司荣获“国家二级企业”称号，是全国同行业中的第一家。1995年公司又获“中国机械工业百家优秀企业”的殊荣，并连续15年评为“上海市文明单位”。2003年经中国热处理行业协会评审为首批“中国热处理规范企业”，并通过ISO9001全面质量体系认证。2006年企业整体改制为上海热处理厂有限公司，现为中国热处理行业协会、上海热处理行业协会和上海热处理学会的副理事长单位。2008年上海热处理厂有限公司在上海市金山区设立全资子公司上海龙钱热处理有限公司。2009年公司被认定为上海市高新技术企业，上海市科技小巨人企业。2010年9月上海热处理厂有限公司在山西省太原市小店区设立太原上热金属科技有限公司以服务山西及华北市场。2010年12月上海热处理厂有限公司在天津市北辰区设立天津上热金属科技有限公司以服务天津及环渤海商业热处理市场需求。2011年2月上海热处理厂有限公司在天津市津南区设立天津上热真空热处理有限公司以服务天津各区、滨海新区及环渤海地区的模具及真空热处理。2011年6月在湖南省长沙市设立长沙上热金属热处理有限公司，服务长株潭地区各类工程机械、装备制造、汽车零部件以及航空关键件的热处理。
1960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，属国内首创并在全国推广应用，取代进口产品。1978年，上海热处理厂的地质钻管中频热处理成果，获全国科技大会奖。1983年11月，在上海召开的第三届国际材料热处理年会时，有几百名中外专家到上海热处理厂参观访问。1986年，上海热处理厂获上海市首批热处理生产许可证。1987年，上海热处理厂的精密齿轮化学热处理项目，获上海市科技进步三等奖。1989年，上海热处理厂被评为“国家二级企业”，是全国同行业中的第一家。1990年，上海热处理厂感应胶片的多层涂布嘴热处理成果获上海市振兴一等奖。2007年以来，上海热处理厂有限公司共获得上海市高新技术成果转化项目2项，获得国家发明专利和实用新型专利16项。
上海热处理厂有限公司设备齐全、质量可靠、管理有序、技术力量雄厚。目前拥有一批现代化热处理设备，包括德国PE公司碳控系统的密封箱式多用炉、大型井式气体渗碳炉、真空炉、网带炉等。可施行常规热处理，感应热处理，化学热处理（渗碳、离子渗氮、气体渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗），真空热处理等。并能承接双金属浇注加工，热处理及辅助设备设计制造调试，以及提供中、小型成品辊、提供感应测控温装置及技术。