Kháng chiến chống thực dân Pháp thắng lợi, Thái Nguyên lại vinh dự được Bác Hồ, Trung ương giao cho nhiều nhiệm vụ mới. Bắt tay vào xây dựng cơ sở vật chất ban đầu của Chủ nghĩa xã hội bằng các mô hình hợp tác xã nông nghiệp, công nghiệp luyện kim, công nghiệp khai khoáng và chế tạo; Đào tạo cán bộ cũng như xây dựng con người mới và nền văn hoá mới XHCN, Thái Nguyên như một công trường đại quy mô, trong đó chủ yếu tập trung tại thị xã Thái Nguyên.
Phía Nam thị xã, một đại công trường xây dựng khu Liên hiệp gang thép đầu tiên của cả nước. Các nhà máy luyện cốc, luyện gang, luyện thép và hàng trăm cơ sở đào tạo, các mỏ than, mỏ quặng sắt và các đơn vị phụ trợ mọc lên; hàng chục vạn người lao động ngày đêm hướng tới mục tiêu nhanh chóng làm ra gang, ra thép cho Tổ quốc...
Từ đống đổ nát do tiêu thổ kháng chiến, trung tâm thị xã Thái Nguyên cũng hừng hực khí thế của một công trường to lớn để xây dựng ngay Nhà máy Nhiệt điện Cao Ngạn, Bảo tàng Việt Bắc, trụ sở Khu uỷ Việt Bắc, Tỉnh uỷ Thái Nguyên, làm mới cầu Gia Bẩy, xây Rạp chiếu bóng Thái Nguyên. Hàng trăm thanh niên được huy động vào làm tuyến đường sắt Đông Anh-Quán Triều… Thị xã Thái Nguyên nhanh chóng mang diện mạo mới.
Chính vì lẽ ấy, ngày 19/10/1962, Chính phủ đã quyết định đưa thị xã Thái Nguyên lên thành phố loại 3… Thế nhưng, công cuộc tái thiết và xây dựng ấy chưa được 10 năm, chúng ta lại phải đương đầu với cuộc chiến đấu chống chiến tranh phá hoại bằng không quân của Mỹ, bảo vệ thành quả xây dựng CNXH ở Thái Nguyên, ở miền Bắc và chi viện sức người, sức của cho chiến trường miền Nam.
Từ cuối năm 1964, Mỹ đã dùng 24 lần tốp máy bay; 9 tháng đầu năm 1965, 221 lần tốp máy bay trinh sát vùng trời Thái Nguyên cho thấy một cuộc chiến khốc liệt sẽ đến…
Trưa 17/10/1965, Mỹ đã dùng 29 lần chiếc máy bay, ném 116 quả bom phá nhằm đánh sập cầu Gia Bẩy, hòng cắt đứt tuyến giao thông Quốc lộ 1B, ngăn chặn tuyến vận tải từ biên giới. Bộ đội phòng không cùng tự vệ chiến đấu ngoan cường khiến cho máy bay Mỹ không thể triệt hạ được cây cầu quan trọng này. 80 người đã chết, 67 người bị thương, 45 ngôi nhà bị phá huỷ… Sau trận này, chúng ta đã có thêm bài học chống Mỹ từ đường không.
Khi cuộc chiến tranh phá hoại của Mỹ mở lại vào tháng 4-1972, quân và dân Thái Nguyên vừa phát triển sản xuất vừa chủ động và sẵn sàng đối phó. Trong trận chiến lần 2 này, cả quy mô và mức độ tàn bạo của đế quốc Mỹ đều tăng cao. Ví dụ trận oanh tạc 9 giờ 50 phút ngày 24/5/1972, Mỹ cho ném 12 quả bom xuống Nhà máy điện Cao Ngạn, Nhà máy phải dừng sản xuất… Từ tháng 5-1972, Mỹ thả thuỷ lôi phong toả các cửa sông của miền Bắc, vận tải biển khó khăn, Thái Nguyên trở thành cảng cạn chung chuyển hàng hoá. Khối lượng hàng hoá từ ga Kép đến Lưu Xá mỗi tháng khoảng 50.000 tấn…
Chính vì thế, TP. Thái Nguyên phải chịu đựng hàng nghìn tấn bom đạn, nhiều cơ sở công nghiệp, bệnh viện, trường học bị tàn phá, hàng trăm người dân vô tội bị bom Mỹ sát hại.
Nhưng quân và dân Thái Nguyên kiên cường chống trả, chia lửa với chiến trường. Trải qua gần 10 năm trực tiếp chống Mỹ (1965-1975), quân dân Thái Nguyên, trong đó chủ yếu là TP. Thái Nguyên đã chiến đấu hơn 400 trận đất đối không, bắn rơi 61 máy bay Mỹ, trong đó có 2 pháo đài bay B52, tiêu diệt và bắt sống nhiều phi công giặc, góp phần đánh bại cuộc chiến tranh phá hoại của Mỹ…
Hơn nửa thế kỷ đã đi qua nhưng hào khí một thời chống Mỹ vẫn luôn vang vọng trong tâm trí nhiều người. Chúng ta tự hào với đóng góp và chia lửa cùng chiến trường đánh Mỹ của quân dân Thành phố Thép. Nghĩ về 40 chiến dịch động viên sức người, sức của cho miền Nam đánh Mỹ mà đầy tự hào. TP. Thái Nguyên đã đưa tiễn hàng vạn thanh niên lên đường vào Nam chiến đấu, bảo vệ vững chắc hậu phương.
Trong cuộc chiến khốc liệt ấy, những mất mát, hy sinh của quân dân trong trận chiến bảo vệ cầu Gia Bẩy ngày 17/10/1965; trong đêm Noel 24/12/1972 đã góp phần tô đẹp trang sử Thành phố Anh hùng.
Để có một “Vầng trăng rằm vằng vặc giữa trời”, cả dân tộc ta đã phải hy sinh, vượt qua muôn vàn khó khăn. Trân quý sự hy sinh đó, mỗi công dân TP. Thái Nguyên sẽ tiếp tục đoàn kết, phấn đấu xây dựng quê hương ngày càng tươi đẹp.