Исторические корни Катайского насосного завода уходят в далекий 1930 год, когда в Украине на западной окраине города Мелитополя вступил в строй новый машиностроительный завод, который начал выпускать центробежные низконапорные насосы. В середине 1939 года машиностроительный завод перевели в состав отраслевого объединения «Главхиммаш» и переименовали в насосно — компрессорный завод.
Война прервала мирный труд заводчан, 357 рабочих ушли защищать Родину, а сам завод в сентябре 1941 года был эвакуирован в село Катайское на тот момент еще Челябинской области. В сжатые сроки, практически под открытым небом, был налажен выпуск как профильной продукции, так и продукции для фронта: осколочная мина 82 мм, выпуск которой был прекращен в 1945 году. К концу войны завод постепенно переходит на производство мирной продукции, и уже в 1947 году было выпущено 384 компрессора и 3712 водяных центробежных насоса.
Завод всегда оперативно реагировал на запросы народного хозяйства, и поэтому историю его развития можно проследить по изменению номенклатуры:
1947 год — выпуск центробежных насосов для воды;
1948 год — освоение судовых насосов с материалом проточной части из бронзы;
1951 год — освоение циркуляционных насосов для перегретой воды из чугуна;
1963 год — освоение центробежных насосов для химически активных жидкостей из нержавеющей стали.
С 1964 года прекращен выпуск компрессоров.
С 1963 года по 1980-ый осваиваются новые марки морских насосов, циркуляционные из стали, конденсатные для тепловых электростанций, насосы для перекачивания светлых нефтепродуктов и специальные для Министерства обороны.
К 1991 году (50-летию) завод вышел на передовые позиции в насосостроении, совместно с ВНИИ «Гидромаш» было освоено 237 марок насосов, выпущено 3,5 миллиона единиц насосов, из которых 2/3 для энергетики и ЖКХ, остальные работали в нефтепереработке, нефтехимии, на объектах Министерства обороны. География поставок завода насчитывала 38 стран мира, насосы эксплуатировались на электростанциях, в том числе и атомных: Венгрии, Болгарии, Индии, Пакистана, Кубы, Китая, Турции и других странах. Всего на экспорт было поставлено 55 тысяч штук насосов.
В 1994 году заводу присуждена 8-я Европейская награда за качество (г. Париж), предприятие принято в Международный клуб лидеров торговли.
В 1995 году заводу присвоен официальный статус «Лидер Российской экономики», а также завод становится обладателем «Международной золотой звезды за качество».
2000 году освоено штампосварное производство деталей насосов, из тонколистовых нержавеющих сталей.
2004год — предприятие сертифицировано по системе международного сертификата менеджмента качества ГОСТ Р ИСО 9001-2008.
2006 год — освоено серийное производство насосов для перекачивания трансформаторного масла, применяемых в тяговых трансформаторах электровозов, герметичных насосов.
2007 год — проведены работы по выпуску насосов типа «К», «КМ», «ЛМ» в малошумном исполнении.
2008 год — завод получил лицензию на право конструирования и изготовления оборудования для объектов атомной энергетики. Освоены новые типоразмеры насосов для перекачивания различных жидкостей в технологических системах АЭС с расходом до 1000 м3/ч. В сталелитейном цехе с целью повышения качества изготовляемого литья из нержавеющих сталей освоена технология получения стержней и форм по α — сет процессу, внедрена вакуумно-пленочная формовка. На заводе постоянно ведутся работы по модернизации выпускаемых насосов.
2013 год — в целях уменьшения затрат на потребляемую предприятием электрическую и тепловую энергии, снижения себестоимости выпускаемой продукции и повышения ее конкурентноспособности, введен в эксплуатацию независимы источник энергоснабжения для нужд завода — энергоцентр.
2014 год — проведено техперевооружение чугунолитейного производства. В результате чугунолитейный цех переведен на новые площади, что позволило улучшить условия труда работающих, значительно снизить транспортные расходы на перемещение отливок и материалов. Катайский насосный завод получил статус «Надежный поставщик — 2014».
2015 год — закуплены и запущены в производство формовочные машины модели 234Б, на которых изготавливали фундаментные плиты, а в дальнейшем и корпусные детали. Завод также получил Сертификат «Предприятие года в России 2015». Номинация рейтинга «Совокупность показателей финансово- хозяйственной деятельности» 2-е место в РФ.
2018 год — АО «Катайский насосный завод» и АО «Корпорация развития Зауралья» подписывают соглашение о сотрудничестве, предусматривающее создание индустриального парка на базе имущественного комплекса завода (тип парка brownfield).
2020 год — испытательная лаборатория «КНЗ» проходит аккредитацию в соответствии с требованиями Госкорпорации «Росатом». На сегодняшний день АО «КНЗ» — единственный аккредитованный испытательный центр в атомной отрасли на азиатской части России.
Завод становится участником национального проекта «Производительность труда и поддержка занятости» федерального и регионального проектов «Адресная поддержка повышения производительности труда на предприятиях».
Катайский насосный завод становится поставщиком насосов для АЭС «Аккую» в Турции.
АО «КНЗ» вступает в программу инвестиционного развития, в рамках которой должна произойти модернизация и замена значительного количества оборудования, инвентаря, а также вложены средства в ремонт зданий и цехов предприятия. На ее осуществление выделено порядка 50 млн. рублей.