История Черемшанки связана с открытием в 1907 году Ново-Черемшанского месторождения никелевых руд.

Поселок при карьере носил название Черемшанский Рудник; входил в Верхнеуфалейскую волость (Екатеринбургский уезд Пермской губернии), позднее – в Свердловский округ Уральской обл.
По данным статистики в 1926 году в поселке насчитывалось 4 двора. Рядом действовал железнодорожный разъезд; у южной окраины располагался пос. Смолокурка (осн. в 1870-х гг. как поселок углежогов и смолокуров). С 1930 году в Черемшанском руднике селились рабочие Ново-Черемшанского карьера – горняки, «забойщики и коногоны, лесорубы и горные специалисты». По распоряжению начальника Никельстроя Н.Н. Чекасина были отремонтированы «казармы, раскомандировки, баня и стойла – сараи для лошадей».
Рабочие жили в полуземлянках, бараках; работала начальная школа. К 1935 году были построены первые 2 двухэтажных дома; функционировала изба-читальня (позднее на ее базе создан клуб), столовая. В 1936 году проложена узкоколейная железная дорога (длина 14 км), соединившая Черемшанский рудник и Уфалейский никелевый завод; начальная школа преобразована в 7-летнюю.
25 октября 1945 года Черемшаннскому руднику присвоены статус поселка городского типа и современное название. С июля 1945 года по август 1948 года на его территории размещалась рота рабочего батальона (интернированные граждане Румынии немецкой, венгерской, сербской, французской и др. национальностей), занятая на руднике.
В 1953 году согласно решению Верхнеуфалейского горисполкома старый поселок был снесен, так как попал в зону горных работ. Новый поселок возводился с 1958 года; были построены жилые дома, детский сад, баня, клуб (1962 г.), котельная (1963 г.). В 1965 году в состав Черемшанки вошел поселок Смолокурка.
В Черемшанке имеются детский сад, средняя школа, клуб, поселковая и филиал городской детской библиотеки, фельдшерский пункт. Местные жители работают в основном на Черемшанском карьере ОАО «Уфалейникель», цехе переработки мрамора «Мармо» ООО «Уралмрамор».
На узкоколейной железной дороге первоначально работали различные паровозы, позднее — тепловозы ТУ2 (как минимум ТУ2-257), ТУ3, ТУ2МК, ТУ7 и другие. Имелось несколько локомотивных депо. Разные локомотивы принадлежали разным предприятиям, однако физически сеть была единой.
По информации от А. Колесова, линия на Черемшанку была разобрана в 1980-х годах. Линия Верхний Уфалей — Нижний Уфалей перестала работать летом 1990 года, вскоре была разобрана. В 1991 году была разобрана линия в черте города от никелевого завода до завода металлургического машиностроения. С этого времени узкоколейная железная дорога действует исключительно на территории Уфалейского никелевого завода.