Как поселение при Белорецком металлургическом заводе местность известна с 1759—1760 годов (строительство завода и деревни Берёзовка). В ведомости за 1761 год написано: «Тирлянский железный завод. Строится вновь по указу государственной Берг-коллегии 1759 года в Катайской волости на реке Тирляне на покупной у башкирцов земле». В современном виде посёлок Тирлянский вновь основан в 1801 году, когда заводчица Дарья Пашкова возобновила строительство вспомогательного молотового завода на реке Тирлян. В 1908 году началось строительство узкоколейной железной дороги от станции Запрудовка, расположенной вблизи Катав-Ивановского завода через Тирлян до Белорецкого завода. 6 августа 1912 года была открыта первая ветка высокогорной узкоколейки длиной в 110 километров Катав-Ивановск — Тирлян. Второй участок пути от Тирляна до Белорецка длиной 35 километров был построен в 1913 году. 1 ноября 1967 года перевозка грузов по Белорецкой узкоколейной железной дороге была прекращена. В 1994 году случился прорыв дамбы Тирлянского водохранилища вследствие мощного паводка. Вода  смыла часть посёлка, металлургический завод был окончательно остановлен. С 20 мая 2002 года было закрыто движение пассажирских поездов Белорецк — Тирлян. В 2003 года был разобран участок между Тирляном и Верхнеаршинским. 
Что посмотреть в Тирлянском? Руины Тирлянского металлургического завода: заводского цеха и здания заводоуправления (54.21 790, 58.58 683), памятник «Колесо-маховик прокатного стана» (54.21 925, 58.58 804). Плотину Тирлянского пруда (54.22 009, 58.59 133). Тут же установлен памятник погибшим во время наводнения. Выемка в скале (54.22 113, 58.59 433), где проходила Белорецкая узкоколейная железная дорога — 150-метровое «ущелье» между двумя скальными стенками, шириной не более 10 метров (двум машинам не разъехаться), в под ногами — остатки шпал.