民國時期，徐州機械鐵工業由古老手工鐵器鍛造業逐漸發展而形成。民國初期，徐州的鐵匠爐集中在鼓樓街一帶，即現在的彭城1號附近，設有紅爐，煅打鋤頭、鐵鍬、抓鉤等家具和菜刀、鐵勺等生活用具。此外，在南關英士街，即現在的建國西路，有舊式熔爐，鑄造犁鏵、犁面子、車川“穿”等工具。還有手工業銅器作坊和銅器鋪，制造臉盆、銅勺、家具銅器等生活用品。隨著賈汪煤礦的發展和隴海、津浦鐵路的修建，近代機械設備的引進，蒸汽機、升降機、發電機和火車機車等設備的使用，賈汪煤礦建立了修配、翻砂、熟鐵、機器等分廠，鐵路建立了隴海機車廠和津浦機車廠，形成了淮海地區最早的綜合性機械修造工廠。在城區，1921年新興的熔鐵翻砂鑄造工廠出現，1925年機器鐵工廠開始興起。機械鐵工廠的動力主要來自人工和畜力，直至1930年用上了柴油機，此后逐步改為電力，生產有了發展。1938年5月19日徐州淪陷，民族工業受到摧殘，機械鐵工廠有的被日軍掠奪占用，有的被迫停業。1945年抗戰勝利，鐵工廠才有所恢復。

民國時期徐州機械鐵工業發展緩慢，規模較小，設備簡陋，幾乎全是修配廠，沒有固定的產品(個別工廠仿制彈花機、軋花機)，機器設備主要是皮帶車床、刨床、銑床，小廠1臺車床，大點的廠2～3臺車床、刨床、銑床。小廠3～5人，一般工廠20人左右，大廠100人左右。徐州最大的機器鐵工業工廠是隴海鐵路徐州鐵路工廠，至徐州解放工人已近千人。

煤礦、鐵路機械鐵工廠的出現。徐州最早的機械鐵工廠源于煤礦和鐵路。1912年，袁世傳接辦賈汪煤礦公司，先后鋪設賈汪至柳泉的鐵路，購買小火車，添置鍋爐、井下排水用排水泵6臺，各井口都安裝了英國產的蒸氣絞車，有發電機兩部。為確保煤礦公司機械設備的運轉，他從唐山請來了機器匠，先后建立維修用的機器場、翻砂場、修理場，其中修理場有大小皮帶車床4部，用以制配機器上的零部件。1913年前后，隨著津浦鐵路和隴海鐵路通車，津浦機車廠和隴海機車廠先后在東關火車站和銅山火車站附近建立。隴海機車廠(后改為隴海鐵路徐州鐵路工廠)發展具有代表性，建廠初期，設備簡陋，僅有鏇床2部、鉆床1部，工人80多人。每月可修貨車一兩輛，機工工人來自鄭州、開封、信陽等地，有張明新、岳朝剛、耿振壞、李振匠等，主要從事鍛打、車銼、鉚焊一些小零活的作業及搬運等雜活，技術活由洋人包攬。1916年工人增至300人，至徐州淪陷時，由于日本人掠奪性的生產，工人增加了3倍。抗戰勝利，國民政府派員接收隴海鐵路徐州鐵路工廠至解放前夕，每月可大修機車1臺，客車3輛，貨車7～8輛。1948年11月底，國民黨軍隊敗退時，來不及把工廠的機器設備運走，便運來數噸炸藥，把機床連成一線，隨著一聲巨響，具有35年歷史的機車廠化為一片瓦礫。

城區機械鐵工廠的興起。徐州市內的機械鐵工廠起步較煤礦、鐵路晚7至8年， 20世紀20年代隨著新型熔鐵翻砂鑄造業的興起，市內改變了僅有傳統鐵器鍛造的手工業沒有機械鐵工業的歷史，城內開始建立新型機械鐵工廠。1921年，河北交河人鄧子澄在大馬路(今宏達賓館)開設益豐鑄鍋廠，為新型翻砂鑄造業的開端。同年李榮波在南馬路天橋開設義聚興鑄鍋廠，天津人揚某在益豐鑄鍋廠北開設同益公鑄鍋廠，3家工廠工人均有30人左右。1925年，河北人高華豐在南馬路天橋西路開設義聚昌鐵工廠，這是市內第一家機械鐵工廠。工廠設備有1臺6尺皮帶舊式車床，手搖鉆和老虎鉗，有工人10人，主要業務為修理面條機、織布機并制造軋棉機等。同年，寧波人徐仁根在北大馬路南開設慎昌五金機器廠，設備有1臺8尺皮帶舊式車床，手搖鉆和老虎鉗，有工人10余人。同年，河北人楊麟生在北大馬路中部開設德利順白鐵鋪，也添置1臺8尺皮帶車床，工人不到10人。1929年起，義聚昌鐵工廠不斷擴大生產規模。當年增加1臺8尺皮帶車床，工人增加至20人;1930年增添4尺車床1臺，五尺龍門刨床1臺，并改用柴油機為機器的動力，工人增到30多人，產品除軋花機外并制造織布機、彈花機;1935年，增加6尺和8尺皮帶車床各1臺、皮帶鉆床3臺，工人增至40人左右;1936年增加6尺車床2 臺、皮帶鉆床3臺，工人增至60人。慎昌五金廠從1925年至1937年間，增置1臺6尺車床，工人增至20人。德利順白鐵鋪仍保持原狀，無大變化;益豐鑄鍋廠營業較差，不能維持，不得不轉讓給義聚興鑄鍋廠。義聚興鑄鍋廠購進后，改為崇信昌鍋廠，工人有30多人。1935年，同益公鑄鍋廠營業難以維持，由義聚昌鍋廠出資接盤，改為聚信鍋廠，專經營鑄鍋。當時，只有義聚興鍋廠。除鑄鍋外并經營翻砂鑄件。至淪陷前夕，有機器設備的鐵工廠及小型鐵工廠的工人達千余人。

日軍占領時期機械鐵工廠受到重創。日軍侵占徐州后，鐵工廠的機器設備大部份埋在地下以防掠奪。義聚昌的車床被日軍發現挖出，裝配成套運往濟南，作為日軍部隊的修理廠。一直到日軍投降國民政府接收，義聚昌的原有設備全部損失。義聚昌為恢復經營，1939年在蚌埠購買4部舊機床在原址復業，仍用人力手搖開動機床，工人有20余人，生產彈花機和經營修理業務。1941年徐州開始有了工業用電，工廠動力改為電力，增大、小車床6臺、鉆床3臺，工人50多人。1945年4、5月間，化名為西村的朝鮮人強行將義聚昌、義聚興兩個工廠收買占用，付款只匯了一半，改為丸十工廠，制造炮彈，工廠增加了車床和工人。日軍投降后，將未付的一半欠款以車床和鐵料按原價退給義聚昌、義聚興兩廠。慎昌五金機器廠，也被日軍占用，1940年遷到文亭街復業，工人有10余人。1942年前后，李加增在南馬路(今建國路，下同)五孔橋西開辦天德成鐵工廠，有工人10余人，設備有6尺車床1臺、皮帶鉆1臺，動力初用畜力，后改用柴油機。鼎昌鐵工廠在南馬路新發街口營業，設備有6尺車床1臺，手搖鉆和老虎鉗，動力為人工搖動，工人不到10人。這個時期新增的鐵工廠，都是小型的，只能維持生活，根本談不到發展。

日軍占領期間，日本人開設淮海鐵工廠、大和工業廠、吉福鐵工廠、日產重工業工廠等鐵工廠，強迫當地勞工在工廠出力干活。偽淮海省省長郝鵬舉在西關永安街建立槍彈修械所(6108工廠前身)，日產輕機槍1挺、步槍若干支及各種彈藥，雇用工人50余人。

抗戰勝利后機械鐵工廠得到恢復并有所發展。國民政府派了接收官員接收工廠，原被日軍霸占的義聚昌鐵工廠被作為敵偽財產接收。義聚昌的經理高華豐，在義聚昌被強占后于1946年開辦了華盛鐵工廠，設備有6尺車床1臺，4尺車床1臺，業務只能維持，后賣給了聚興昌。聚興昌鐵工廠由吳華章、沈少芳和劉金玉集資30股總股金750萬元(法幣)于1946年在義聚昌原址開辦的，招收工人10人，買了8尺車床1臺，6尺車床2臺，從事面粉、織布、米、面條加工機械維修，1年間工人增至20多人，至1948年底，工人增至40人。1946年1月，趙洪達和史文豐集股金280萬元開設聚豐昌鐵貨店，生產菜刀、鐵鍋、鍋鏟、剪刀等小五金。1947年1月，王競元以2部6尺車床、1部4尺車床、1部3號立銑、1部平銑加入聚豐昌鐵貨店，改名為聚豐昌新記鐵工廠(徐州重型機械廠前身)，王競元任經理，趙洪達任副經理，工人有百余人。

1946年間，市區相繼開業了17家小型鐵工廠，分別是王德鈞在復興路北頭開設的利原鐵工廠，工人5～6人;武慶奚在今復興路北頭開設的潤德鐵工廠，工人5～6人;王明庭在復興路中段開設的立興成鐵工廠，有工人5～6人;王同達在南馬路五孔橋東開設的立達鐵工廠，有工人4～5人;孟貫五在南馬路五孔橋東開設的恒達鐵工廠，工人4～5人;張桂元在南馬路五孔橋西開設的復聚成鐵工廠，工人不到10人;傅惠生在南馬路新發街口開設的德興鐵工廠，工人5～6人;胡慶魁在南馬路開明菜市東開設的興盛鐵工廠，工人10人;陳慶豐在大壩頭開設的懋豐鐵工廠，工人10人;李玉堂在今中山路北頭開設的義玉昌鐵工廠，工人4～5人;張冠榮在慶云橋開設的兄弟鐵工廠，工人4～5人;王培芝在銅沛路開設的蘇豫鐵工廠，工人約15人;王炳華在中山路開設的中華鐵工廠，工人10人左右;趙鴻達在南馬路開明街東開設的俊豐昌鐵工廠，工人10多人;焦子芳在北馬路開設的利生生鐵工廠，工人10人左右;李龍洲在今民主路口開設的華鐵鐵工廠，工人8～9人;張子俠在南馬路東頭開設的義成電鍍廠，工人10人。除這17家鐵工廠外，石景星在新生里開設的建達鍋廠，工人20人左右;石秀峰在南馬路新發街口開設的永慶達鍋廠，工人20余人;王瑞生在南馬路開設的復興恒鐵廠，工人20人左右;林潤鵬在中山路解放橋南開設的信康鍋廠，工人20多人。

至解放，徐州有機械鐵工業55戶，其中機器鐵工業26戶、翻砂鑄鐵業18戶、汽車修理業11戶，另有金屬制品業277戶，全市從事機械鐵工業的工人約1500多人。